南京大学谭海仁/王元元/肖科团队Nature: 用于全钙钛矿叠层太阳能电池组件的纳米晶定制复合

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来自公众号：科研任我行

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全钙钛矿叠层太阳能电池组件（TSMs）代表了一种极具吸引力的下一代光伏（PV）技术，为实现可行的商业化提供了卓越的光电转换效率（PCE）、成本效益和可扩展性。全钙钛矿叠层太阳能电池组件的商业化受制于对传统金基隧穿复合结（TRJ）的依赖。具体而言，该TRJ引入了显著的近红外寄生吸收，并存在界面不稳定性问题，从而限制了光电流产生和工作耐久性。

在此研究中，作者开发了一种基于表面工程化氧化铟（In₂O₃）纳米晶的溶液法互连层，该纳米晶具有高光学透明度，其中受控的纳米晶形貌和定制的配体化学特性可实现平滑的界面接触和有利的能级对齐。关键的是，在铅锡（Pb-Sn）钙钛矿前驱体中引入了一种膦酸添加剂，该添加剂协同改善了与In₂O₃复合层的电子接触，从而增强了空穴提取。

此外，该添加剂调控钙钛矿结晶，以缓解成膜过程中的残余应变，确保高质量的大面积沉积。这种协同的界面工程和结晶工程策略同时提高了互连层处的载流子复合效率，改善了载流子提取，并促进了大面积全钙钛矿叠层器件的薄膜均匀性。因此，一个65 cm²的全钙钛矿叠层太阳能电池组件实现了经日本电气安全环境技术实验室（JET）认证的26.2%的光电转换效率，开路电压为2.182 V，填充因子为77.4%，短路电流密度为15.6 mA cm^-2（基于子电池平均性能）。这标志着向可规模化的钙钛矿叠层光伏技术迈出了重要一步。

图3 铅锡钙钛矿薄膜的特性

图4 铅锡钙钛矿薄膜及全钙钛矿叠层太阳能电池组件的大规模制备