鈣鈦礦和硅，光伏領域的新舊霸主之爭，似乎要以合作雙贏結束了。不到一個月，Science期刊連續刊登三篇關於鈣鈦礦和硅合作的進展，即鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池，這包括多個頂級團隊的研究成果。NREL的Kai Zhu，科羅拉多大學Michael D. McGehee團隊，Edward H. Sargent 和阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf等。
以下是成果簡介，希望對相關領域研究人員有所借鑑。
1. 26.7％效率！陰離子工程寬帶隙鈣鈦礦可實現高效，穩定的硅串聯電池
NREL的Kai Zhu，Dong Hoe Kim，首爾大學Jin Young Kim,和韓國科學技術院Byungha Shin團隊開發了一種穩定的鈣鈦礦太陽能電池，其帶隙約為1.7eV。在連續照明1000小時後，可保留其初始效率的20.7％的80％以上。陰離子工程和苯乙銨（PEA）的二維（2D）添加劑對於控制結構至關重要。研究了2D鈍化層的電特性和電學特性。最後，單片寬間隙鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池獲得26.7％的效率。
Efficient, stable silicon tandem cells enabled by anion engineered wide-bandgap perovskites, Science, 2020
2. 27%效率！文獻報道最高值！鈣鈦礦硅-串聯太陽能電池
寬帶隙金屬鹵化物鈣鈦礦有望將半導體與串聯太陽能電池中的硅配對，以追求以低成本實現大於30％的功率轉換效率（PCE）的目標。但是，寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池從根本上受到了光致相分離和低開路電壓的限制。
鑑於此，科羅拉多大學Michael D. McGehee團隊報道了使用三鹵化物混合鈣鈦礦（I, Cl, Br）可有效地形成1.67 eV寬帶隙鈣鈦礦頂部電池，以調整帶隙並穩定半導體在光照下的穩定性。
通過增加溴的碘含量來縮小晶格參數，從而提高了氯的溶解度，從而使光子的壽命和電荷的遷移率提高了2倍。即使在100陽光照射強度下，薄膜中的光誘導相偏析也得到抑制，並且在60°C的最大功率點（MPP）運行1000小時後，半透明頂部電池的降解小於4％。通過將這些頂部電池與硅底部電池集成在一起，在面積為1 cm2的兩端單片式串聯中實現了27％的效率，這是目前文獻報道最好效率！
Jixian Xu et al. Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems, Science, 2020.
DOI: 10.1126/science.aaz5074.
3. 25.7%效率！鈣鈦礦硅串聯太陽能電池
堆疊具有較小帶隙的太陽能電池以形成雙結膜，這有可能克服光伏電池的單結Shockley-Queisser極限。固溶鈣鈦礦的快速發展帶來了鈣鈦礦單結效率超過25％。但是，該工藝尚未能夠與行業相關的紋理化晶體硅太陽能電池進行單片集成。
鑑於此，多倫多大學Edward H. Sargent 和阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf團隊報道了將溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與完全紋理化的硅異質結底部電池相結合的雙疊層電池。
為了克服微米級鈣鈦礦中電荷收集的挑戰，將硅錐體底部的耗盡寬度增加了三倍。此外，通過將自限鈍化劑（1-丁硫醇）錨固在鈣鈦礦表面上，增加了擴散長度並進一步抑制了相偏析。
這些綜合的增強功能使鈣鈦礦硅串聯太陽能電池的獨立認證效率達到了25.7％。這些器件在85°C下進行400小時的熱穩定性測試後以及在40°C下在最大功率點跟蹤400小時後，其性能損失可忽略不計。
Yi Hou et al. Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite on textured crystalline silicon, Science, 2020.
DOI: 10.1126/science.aaz3691.
由納米人提供，若有不妥，請聯繫！
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