中科院深圳先进院白杨&成会明院士等人EES：钙钛矿-硅叠层太阳能电池效率突破33.08%

3月4日，Energy & Environmental Science（EES）在线发表了中科院深圳先进院白杨&成会明院士&苏州大学杨新波&张晓宏&香港理工大学杨光团队题为“Thermodynamic inhibition of bromine-rich phase nucleation in wide-bandgap perovskites for operationally stable tandem solar cells”（热力学抑制宽带隙钙钛矿中富溴相成核以实现运行稳定的叠层太阳能电池）的最新研究成果。

宽带隙钙钛矿器件的运行不稳定性，主要由光致卤化物相分离引起，仍然是钙钛矿基叠层太阳能电池商业化的主要障碍。目前的策略侧重于缓解卤化物迁移的影响，而非从根本上解决其根源问题。

_{基于此，研究团队发现薄膜形成过程中富溴相的优先成核会引发本征成分不均匀性，这种不均匀性随后在运行应力下加速卤化物迁移和相分离。作者等人开发了一种预防性抑制策略，通过引入硫氰酸钾，从一开始就提高富溴相的成核能垒，从而实现热力学稳定的卤化物分布，抑制卤化物分离。该方法使1.68 eV单结器件实现了23.50%的高光电转换效率，同时器件展现出优异的稳定性，在连续最大功率点跟踪2240小时后仍保持初始效率的98%。利用这一稳定的吸收层，制备了效率达33.08%（认证效率32.52%）的钙钛矿-硅叠层太阳能电池，该电池在户外运行540小时后仍保持性能，并在连续最大功率点跟踪下实现超过9700小时的推算T90寿命。}

此外，作者等人证明了该稳定策略在宽带隙钙钛矿中的广泛适用性。1.68-1.88 eV组分在相同应力条件下表现出优异的光谱稳定性，光致发光位移可忽略不计，从而实现了高效的单结器件（1.77 eV效率20.37%，1.88 eV效率18.11%），以及高性能的全钙钛矿（28.18%，认证28.17%）和钙钛矿-有机（25.66%）叠层太阳能电池。

附：

图1 宽带隙钙钛矿薄膜的旋涂、退火及均匀性。

图2 宽带隙钙钛矿的晶界形貌与迁移势垒。

图3 根除相分离源头以实现薄膜稳定性与器件性能的提升。

图4 器件运行稳定性的增强。

图5 策略在更宽带隙钙钛矿及叠层结构中的推广。