蔣琦&游經(jīng)碧N(yùn)at Commun：寬帶隙鈣鈦礦相均勻分布助力高性能鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池

金屬鹵化物鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池為突破單結(jié)器件的效率極限提供了有前景的路徑，其中寬帶隙（WBG）鈣鈦礦頂電池的優(yōu)化仍是關(guān)鍵。

本文中國科學(xué)院半導(dǎo)體研究所蔣琦和游經(jīng)碧等人通過在銣合金化鈣鈦礦組分中引入三聚氰胺碘化物（MLAI）添加劑，抑制了薄膜相分離與非均勻性，并提升了載流子遷移率。優(yōu)化后的1.68 eV寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池展現(xiàn)出優(yōu)異的電荷傳輸性能和極低的非輻射復(fù)合損失，實(shí)現(xiàn)了開路電壓（VOC）1.31 V、填充因子86.4%、效率25%的頂尖性能。基于此，我們進(jìn)一步制備了兩端鈣鈦礦-硅疊層電池，獲得了33.5%的穩(wěn)定效率和2.02 V的高開路電壓。

單結(jié)與疊層器件均表現(xiàn)出顯著的工作穩(wěn)定性：寬帶隙單結(jié)電池在65°C、1個(gè)太陽光照射下（ISOS-L-2）T80壽命超過3200小時(shí)，疊層器件在相同條件下T90壽命超過1100小時(shí)。

研究亮點(diǎn)：

1. 相均勻性調(diào)控新策略：首次利用三聚氰胺碘化物（MLAI）作為相均勻性調(diào)節(jié)劑，有效抑制銣合金化寬帶隙鈣鈦礦中δ-RbPbI?非鈣鈦礦相的析出，實(shí)現(xiàn)全膜層均勻的合金陽離子相分布。

2. 單結(jié)性能逼近理論極限：1.68 eV寬帶隙單結(jié)鈣鈦礦電池實(shí)現(xiàn)25%效率，其中VOC（1.31 V）和FF（86.4%）均達(dá)到其Shockley-Queisser極限的95%，處于該帶隙范圍內(nèi)的國際領(lǐng)先水平。

3. 疊層效率與穩(wěn)定性同步突破：鈣鈦礦-硅疊層電池獲得33.5%穩(wěn)定效率（認(rèn)證32.85%）和創(chuàng)紀(jì)錄的2.02 V開路電壓，并在65°C、1個(gè)太陽光下實(shí)現(xiàn)T90 > 1100小時(shí)的運(yùn)行穩(wěn)定性，為產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)提供重要支持。

Han, Z., Wang, Z., Xia, Z. et al. Uniform phase distribution of wide bandgap perovskite for high-performance perovskite-silicon tandem solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66480-7

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