陳紅征&楊德仁Nano Lett：超寬禁帶 FAPbBr?基4T鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池

主要內(nèi)容

鈣鈦礦/晶體硅四端（4T）疊層太陽能電池（TSCs）雖具備巨大商業(yè)化潛力，但目前常用的中帶隙（1.50–1.80 eV）鈣鈦礦子電池存在穩(wěn)定性差的問題，且其發(fā)電量占總輸出的比例偏高（約60%），這使穩(wěn)定性難題成為制約器件發(fā)展的一大挑戰(zhàn)。

針對該問題，浙江大學陳紅征、楊德仁、余學功和左立見等人設計了超寬禁帶（UWBG, >2.0 eV）FAPbBr?子電池，實現(xiàn)了將主要發(fā)電量轉(zhuǎn)移至晶體硅子電池，同時保持器件的高效率。SQ極限計算表明，該結(jié)構(gòu)疊層電池的最高效率可達43%左右，其中晶體硅子電池的發(fā)電量占比超過60%。

此外，研究團隊開發(fā)了路易斯堿/酸雙鈍化策略，可有效抑制FAPbBr?中的缺陷，使該單結(jié)子電池的光電轉(zhuǎn)換效率達到10.76%的優(yōu)異水平，同時實現(xiàn)了1.63 V的開路電壓紀錄與86.67%的填充因子?；诖私Y(jié)構(gòu)的4T鈣鈦礦/晶體硅疊層電池效率達到29.62%，且晶體硅子電池的發(fā)電量占比提升至66.61%。

該團隊通過將不透明銀背電極替換為銦鋅氧化物（IZO），制備出高性能半透明鈣鈦礦太陽能電池，該器件同時實現(xiàn)9.89%的效率與64%的平均可見光透過率，進而獲得6.33%的創(chuàng)紀錄光利用率。

值得注意的是，F(xiàn)APbBr?單結(jié)器件在儲存4800小時后，仍能保持95%的初始效率；得益于較大的晶格形成能與抗溴離子氧化特性，這類電池的T??壽命更可達約5000小時（T??指效率保持初始值95%的時長）。

綜上，本研究開發(fā)的超寬禁帶FAPbBr?基4T疊層電池結(jié)構(gòu)，不僅實現(xiàn)了接近29.62%的高效率，還大幅提升晶體硅子電池發(fā)電量占比至70%左右，為制備高穩(wěn)定性、可商業(yè)化的鈣鈦礦/晶體硅四端疊層電池提供了切實可行的技術路徑。

文獻信息

Ultrawide-Bandgap FAPbBr3-Based Four-Terminal Perovskite/Silicon Tandem Solar Cell

Yingwu Tao，Tie Zhang，Daoyong Zhang，Jiajun Wang，Chengjun Fang，Pengjie Hang，Zijia Li，Gang Wu，Xuegong Yu，Deren Yang，Hongzheng Chen，Lijian Zuo

https://pubs.acs.org/doi/10.1021/acs.nanolett.5c05233

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