两项研究报告：钙钛矿-硅串联电池突破了30%的效率阈值

在两项独立的研究中，研究人员报告了能够制造出功率转换效能超过 30% 的高性能钙钛矿-硅串联太阳能电池的新方法。硅太阳能电池是最常用的光伏 (PV) 技术，该电池正在迅速接近功率转换效率 (PCE) 为 29% 的理论上限。提高太阳能电池效率的一种方法是优化可转化为能量的太阳光谱。这可以通过将两种或多种互连的光活性材料堆叠到某单个装置中而得以实现，从而提高对太阳能的收集。将钙钛矿和硅太阳能电池组合成串联装置可以为高性能光伏提供一条有前途的道路。在两项独立的研究中，研究人员提出了用于开发 PCE 超过 30% 的钙钛矿-硅串联太阳能电池的不同策略。Stefaan De Wolf 和 Erkan Aydin 在相关的《视角》中写道：“克服这一阈值让我们对将高性能、低成本的光伏产品推向市场充满信心。”

在第一项研究中，Xin Yu Chin 和同事显示，将钙钛矿氧化物顶部电池均匀堆积在具有微测椎体（行业标准配置）的硅底电池上便可促进串联太阳能电池中的高光电流。Chin等人证明，在电池加工步序中使用膦酸添加剂不仅可改善钙钛矿的结晶过程，而且还有助于减轻复合损耗。在一项概念验证中，作者制造了一个有效面积为 1.17 平方厘米的装置，后者取得了获得认证的31.2% 的PCE。Silvia Mariotti 及其同事则采用了一种不同的方法；他们证明，使用某种离子液体（碘化哌嗪）可以通过创建正偶极子来改善三卤化物钙钛矿和电子传输层界面处的能带排列并增强电荷提取。Mariotti 等人利用这种修改开发了一种钙钛矿-硅串联太阳能电池，其开路电压高达惊人的 2.0 伏，而经认证的 PCE 则高达 32.5%。