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瑞士洛桑理工學(xué)院Christophe Ballif及Xin Yu Chin團(tuán)隊(duì)在2018年報(bào)道了一種混合兩步沉積方法，將熱蒸發(fā)和旋涂相結(jié)合，以使鈣鈦礦層均勻地涂覆在微米級(jí)金字塔結(jié)構(gòu)硅上，從而形成了前后兩面都具有紋理結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦/晶體硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池。盡管這些串聯(lián)電池由于正面金字塔紋理而具有較高的光電流，但非輻射復(fù)合損失仍然很大。

鈣鈦礦的一個(gè)挑戰(zhàn)是迄今為止大多數(shù)報(bào)告的頂表面鈍化方法不能直接適用于微米級(jí)紋理，因?yàn)樗鼈兩婕皬囊后w溶液中沉積納米級(jí)有機(jī)層。并且，這些加工路線通常在這種表面紋理上產(chǎn)生非均勻（不完全）的涂層。

鑒于此，洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院微電子研究所Xin Yu Chin在之前的工作基礎(chǔ)上，利用磷酸化合物在兩個(gè)不同的角色中來鈍化界面缺陷，設(shè)計(jì)了一種串聯(lián)器件，將鈣鈦礦層覆蓋在具有微米級(jí)金字塔紋理的硅底部電池上，以提高光電流。在處理序列中使用添加劑，調(diào)節(jié)鈣鈦礦的結(jié)晶過程，并減輕發(fā)生在鈣鈦礦頂部與電子選擇性接觸（富勒烯C60）之間的復(fù)合損失。

研究團(tuán)隊(duì)展示了一個(gè)有效面積為1.17平方厘米的器件，實(shí)現(xiàn)了31.25%的認(rèn)證功率轉(zhuǎn)換效率。相關(guān)研究成果以“Interface passivation for 31.25%-efficient perovskite/silicon tandem solar cells”為題，發(fā)表在頂級(jí)期刊《Science》上。

技術(shù)的核心創(chuàng)新點(diǎn)是通過在鈣鈦礦/C-Si太陽(yáng)能電池中采用具有微米級(jí)紋理的硅片、優(yōu)化鈣鈦礦沉積過程并使用磷酸基團(tuán)進(jìn)行界面鈍化，成功減輕了非輻射復(fù)合損失，實(shí)現(xiàn)了高達(dá)31.25%的電池轉(zhuǎn)換效率。

研究確定并減輕了發(fā)生在具有微米級(jí)紋理的硅片的鈣鈦礦/c-Si串聯(lián)電池界面的非輻射復(fù)合損失，這是c-Si光伏中使用的工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)。使用Me-4PACz減少了鈣鈦礦/HTL界面的電壓損失，而在鈣鈦礦沉積序列中加入FBPAc減少了鈣鈦礦/C60 ETL界面的電壓損失，并導(dǎo)致具有較大結(jié)晶領(lǐng)域的更有利的鈣鈦礦微觀結(jié)構(gòu)。通過XPS和SIMS成像，可以看到FBPAc存在于鈣鈦礦頂部表面，并通過其磷酸基團(tuán)與鈣鈦礦中的鉛缺陷發(fā)生配位作用。

總的來說，將具有微米級(jí)紋理的c-Si、使用混合的兩步法在此紋理上均勻沉積的1毫米厚鈣鈦礦吸收層以及吸收層兩側(cè)的磷酸基團(tuán)結(jié)合起來，以改善界面鈍化效果，實(shí)現(xiàn)了一個(gè)獨(dú)立認(rèn)證的31.25% PCE的串聯(lián)電池。這些結(jié)果表明，如何將具有標(biāo)準(zhǔn)工業(yè)微米級(jí)紋理的c-Si太陽(yáng)能電池升級(jí)，以將其PCE提高到>30%。

原標(biāo)題：31.25%!鈣鈦礦電池成果Science深度解讀