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香港理工大学任志伟&李刚&UCLA杨阳NE：底部接触调制实现25.1%认证效率的无机钙钛矿/有机串联太阳能电池

2025/3/17 9:40:30 admin 阅读 20【次】

香港理工大学任志伟、李刚团队在Nature Energy期刊发表题为“Inorganic perovskite/organic tandem solar cells with 25.1% certified efficiency via bottom contact modulation”的研究论文，Han Yu、Fu Jiehao、任志伟、Yu Jiangsheng为共同第一作者，任志伟&李刚&杨阳为共同通讯作者。

核心亮点：本文合成了酸性镁掺杂的氧化锡量子点，用于调节宽带隙溴碘化铯铅（CsPbI2Br）钙钛矿太阳能电池的底部界面接触。实现了宽带隙CsPbI2Br太阳能电池19.2%的功率转换效率，开路电压达到1.44 V。钙钛矿/有机叠层太阳能电池展现出25.9%的效率（经认证为25.1%）。

串联太阳能电池（TSCs）通过分层利用太阳光谱，有望突破单结电池的效率极限，但宽禁带（WBG）钙钛矿材料（如CsPbI3Br）在应用中面临结晶不均匀、缺陷陷阱多、能级失配及相变等问题。这些问题主要由底部界面接触不良引发，导致能量损失和器件性能下降。传统碱性锡氧化物（SnO2）电子传输层（ETL）易引发界面缺陷和相不稳定性，限制了电池效率和稳定性。

鉴于此，香港理工大学任志伟&李刚&UCLA杨阳NE团队合成了酸性镁掺杂的氧化锡量子点，用于调节宽带隙溴碘化铯铅（CsPbI2Br）钙钛矿太阳能电池的底部界面接触。这种设计平衡了物理、化学、结构和能量方面的性质，钝化了缺陷，优化了能带排列，促进了钙钛矿薄膜的生长，并缓解了不稳定性。还阐明了由碱性氧化锡底部接触所导致的不稳定性机制，强调了氧化锡溶液的酸碱性对器件稳定性和性能的影响。因此，宽带隙CsPbI2Br太阳能电池实现了19.2%的功率转换效率，开路电压达到1.44 V。钙钛矿/有机叠层太阳能电池展现出25.9%的效率（经认证为25.1%）。串联电池在45°C、70%湿度下工作1000小时后保持85%效率，并在-40°C至85°C热循环200次后保留95%性能。

本研究通过酸性界面工程解决了宽禁带钙钛矿的界面缺陷与稳定性难题，为高效串联电池设计提供了新思路。揭示SnO2酸碱特性对钙钛矿稳定性的关键影响，为界面材料设计提供理论指导。

本文来源：https://doi.org/10.1038/s41560-025-01742-8

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