南大譚海仁Nature：偶極界面策略引領(lǐng)革新！全鈣疊層效率達(dá)30.6%！Pb - Sn 窄帶隙效率達(dá)24.9%！

主要內(nèi)容

在窄帶隙（NBG）子電池中，空穴傳輸層（HTL）/鈣鈦礦界面處的非輻射復(fù)合損失，是制約全鈣鈦礦疊層太陽能電池光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）提升的關(guān)鍵因素之一1,2。對于基于鉛錫（Pb - Sn）的窄帶隙鈣鈦礦太陽能電池而言，最小化其埋底界面處的電荷復(fù)合**挑戰(zhàn)性。這是因?yàn)閭鹘y(tǒng)的長鏈胺基鈍化策略，在嘗試降低界面缺陷的同時，往往會引發(fā)載流子傳輸損失，進(jìn)而限制填充因子（FF）和短路電流密度（Jsc）3 - 5。

在此，由軍事科學(xué)院國防科技創(chuàng)新研究院常超、北京理工大學(xué)徐健、南京大學(xué)林仁興和譚海仁等科研人員組成的團(tuán)隊(duì)，開發(fā)了一種偶極鈍化策略。該策略通過特定的分子設(shè)計與界面調(diào)控，可有效降低混合Pb - Sn鈣鈦礦埋底界面處的陷阱密度，同時能在HTL/鈣鈦礦界面實(shí)現(xiàn)**的能級匹配。這種由偶極誘導(dǎo)的鈍化作用，增強(qiáng)了界面處的歐姆接觸特性，促進(jìn)了空穴高效注入HTL，并有效阻止電子到達(dá)HTL/Pb - Sn鈣鈦礦界面。此方法將載流子擴(kuò)散長度延長至6.2 μm，顯著提升了Pb - Sn鈣鈦礦太陽能電池的PCE，使其達(dá)到24.9%，同時開路電壓（Voc）為0.911 V，短路電流密度（Jsc）為33.1 mA cm?2，填充因子（FF）高達(dá)82.6%。此外，偶極鈍化策略還有效減輕了疊層器件互聯(lián)層在窄帶隙子電池中引發(fā)的接觸損失，使得全鈣鈦礦疊層太陽能電池的PCE達(dá)到30.6%（經(jīng)權(quán)威機(jī)構(gòu)認(rèn)證的穩(wěn)定值為30.1%）。

文獻(xiàn)信息

All-perovskite tandem solar cells with dipolar passivation

Renxing Lin, Han Gao, Jing Lou, Jian Xu, Mengran Yin, Pu Wu, Chenshuaiyu Liu, Yijia Guo, Enzuo Wang, Shuncheng Yang, Runnan Liu, Dong Zhou, Changzeng Ding, Anh Bui, Ni Yin, Daniel H. Macdonald, Changqi Ma, Qi Chen, Ke Xiao, Xin Luo, Ye Liu, Ludong Li, Yongxi Li, Chao Chang & Hairen Tan

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09773-7

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