揚(yáng)大丁建寧small：效率破31%大關(guān)！埋層誘導(dǎo)的一維鈣鈦礦晶種，強(qiáng)勢助力鈣鈦礦/TOPCon疊層太陽能電池

主要內(nèi)容

通過一維（1D）鈣鈦礦工程對寬帶隙鈣鈦礦薄膜結(jié)晶過程進(jìn)行精準(zhǔn)調(diào)控，是提升鈣鈦礦/TOPCon疊層太陽能電池效率與穩(wěn)定性的核心有效策略。然而，在埋層界面處準(zhǔn)確構(gòu)筑1D鈣鈦礦，以此實(shí)現(xiàn)對結(jié)晶行為的精細(xì)調(diào)控并優(yōu)化界面接觸，一直是該研究領(lǐng)域充滿挑戰(zhàn)的前沿課題。

在揚(yáng)州大學(xué)丁建寧院長的高瞻遠(yuǎn)矚與統(tǒng)籌領(lǐng)導(dǎo)下，李綠洲教授、李白茹教授攜手晶科能源Xinyu Zhang教授，以及江蘇省光伏科學(xué)與工程協(xié)同創(chuàng)新中心袁寧一副主任，共同率領(lǐng)聯(lián)合科研團(tuán)隊，向這一難題發(fā)起了攻堅。團(tuán)隊**匠心地引入四正丁基銨二氯溴化物（TBADCB）作用于埋層界面。憑借TBADCB較大的偶極矩和較高的結(jié)合能，成功誘導(dǎo)1D鈣鈦礦在埋層界面優(yōu)先“扎根”并穩(wěn)定生成，使得1D晶種能夠在熱力學(xué)相變溫度以下悄然形成。這些精心設(shè)計的1D晶種宛如結(jié)晶的“種子”，在溶劑退火條件下，巧妙引導(dǎo)基于甲脒（FA）的鈣鈦礦自下而上有序結(jié)晶，同時如同“應(yīng)力釋放器”一般有效釋放了殘余應(yīng)力。

實(shí)驗(yàn)結(jié)果令人眼前一亮：采用該策略制備的單結(jié)寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池，開路電壓（Voc）和填充因子（FF）均實(shí)現(xiàn)顯著躍升，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）一舉高達(dá)21.45%。經(jīng)過嚴(yán)格封裝的器件，在50 - 60%濕度條件下，經(jīng)AM 1.5G標(biāo)準(zhǔn)光譜連續(xù)光照700小時后，初始效率仍能穩(wěn)健保持80%，展現(xiàn)出超乎尋常的穩(wěn)定性。此外，這一創(chuàng)新方法還助力鈣鈦礦/TOPCon疊層太陽能電池的認(rèn)證效率成功突破31%這一關(guān)鍵瓶頸。

綜合來看，團(tuán)隊展示了一種新穎且高效的方法：在鈣鈦礦薄膜沉積過程中，于埋層界面處精準(zhǔn)且優(yōu)先構(gòu)筑一維（1D）鈣鈦礦，并以此作為晶種對鈣鈦礦薄膜的生長進(jìn)行精細(xì)調(diào)控。這一方法不僅顯著提升了寬帶隙鈣鈦礦光伏器件的效率與穩(wěn)定性，研究結(jié)果更表明，借助埋層界面誘導(dǎo)的一維晶種所形成的高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜，猶如為器件性能提升打造了“多維度優(yōu)化引擎”，可有效降低陷阱態(tài)密度、抑制非輻射復(fù)合、釋放殘余應(yīng)力并優(yōu)化能級排列。因此，寬帶隙器件的*高光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá)到令人驚嘆的21.45%，遠(yuǎn)超對照器件（19.50%）。而且，優(yōu)化后的器件穩(wěn)定性大幅增強(qiáng)，在相同濕度和光照條件下，其PCE仍能牢固保持在初始值的80%。尤為值得一提的是，團(tuán)隊還實(shí)現(xiàn)了鈣鈦礦/TOPCon疊層太陽能電池的*高PCE達(dá)31.63%（認(rèn)證效率為31.31%），開路電壓（Voc）高達(dá)1.930 V。這一重要進(jìn)展，不僅凸顯了埋層界面在制備高效穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池（PSCs）中的關(guān)鍵核心地位，更為提升鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池的性能開辟了全新的道路、提供了切實(shí)可行的嶄新方法。

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文獻(xiàn)信息：

Buried Interlayer Induced 1D Perovskite Seeds Enable Over 31%-Efficiency Perovskite/TOPCon Tandem Solar Cells

Yunlong Yang, Kaihuai Du, Chenguang Zhou, Menglei Xu, Jungan Wang, Yibo Xu, Xu Dong, Ningyi Yuan, Bairu Li, Xinyu Zhang, Lvzhou Li, Jianning Ding

https://onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/smll.202504346

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