研究背景與挑戰(zhàn)：高效能紋理化鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池的技術(shù)瓶頸

1. 技術(shù)潛力與產(chǎn)業(yè)實(shí)踐的落差

鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池因能利用成熟的晶硅產(chǎn)線并實(shí)現(xiàn)高功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）而成為學(xué)術(shù)界與產(chǎn)業(yè)界關(guān)注焦點(diǎn)。近年 PCE 的突破主要來(lái)自于：光管理技術(shù)優(yōu)化、鈣鈦礦結(jié)晶質(zhì)量提升與缺陷鈍化、空穴選擇性自組裝單分子層開(kāi)發(fā)，以及鈣鈦礦/電子傳輸層（C60）界面鈍化策略的進(jìn)展。

然而，現(xiàn)有高效鈍化策略多應(yīng)用于平面基板的溶液制程，往往需要對(duì)硅底電池進(jìn)行客制化處理（如額外拋光或調(diào)整金字塔尺寸）。這與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)硅技術(shù)采用的隨機(jī)金字塔形貌（高度 > 1 μm，遠(yuǎn)超鈣鈦礦厚度）存在本質(zhì)沖突，使得高效策略難以整合至紋理化硅基板。

2. 紋理化疊層電池的核心挑戰(zhàn)

基于大尺寸紋理硅的紋理化鈣鈦礦/硅疊層電池雖具備制造成本優(yōu)勢(shì)和優(yōu)異光管理效果，但在實(shí)施有效的鈣鈦礦/C60 界面鈍化方面面臨關(guān)鍵技術(shù)障礙，導(dǎo)致與平面器件相比開(kāi)路電壓（VOC）損失超過(guò) 100 mV。

3. 性能損失的電學(xué)機(jī)制

深入分析顯示，紋理化疊層電池的性能下降源于以下電學(xué)問(wèn)題：

• 能帶失配效應(yīng)： 鈣鈦礦與電子傳輸層間的大導(dǎo)帶偏移（ΔEC,ETL）導(dǎo)致頂部接觸處載流子濃度嚴(yán)重失衡，且此效應(yīng)延伸至整個(gè)鈣鈦礦體積

• 界面復(fù)合損失： 載流子濃度失衡引發(fā)高界面復(fù)合率，直接導(dǎo)致 VOC 顯著下降

• 傳輸性能劣化： 吸收層中等載流子濃度限制了內(nèi)部電導(dǎo)率，造成嚴(yán)重的載流子傳輸與選擇性損失，表現(xiàn)為填充因子（FF）性能不佳

研究團(tuán)隊(duì)與主要成果

本研究由德國(guó)弗勞恩霍夫太陽(yáng)能系統(tǒng)研究所（Fraunhofer ISE）的 Oussama Er-raji 教授與 Stefan W. Glunz 教授，以及阿卜杜拉國(guó)王科技大學(xué)（KAUST）的 Stefaan De Wolf 教授共同主導(dǎo)，研究成果發(fā)表于國(guó)際期刊 Science。研究團(tuán)隊(duì)成功提出突破性的界面工程策略，大幅提升了工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)紋理化鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池的性能與穩(wěn)定性。

主要研究策略

• 混合式兩步驟鈣鈦礦沉積方法： 與工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)紋理化硅基板兼容

• PDAI 表面處理技術(shù)： 引入 1,3-二氨基丙烷二氫碘化物進(jìn)行鈣鈦礦表面處理，降低鈣鈦礦與電子傳輸層（C60）間的導(dǎo)帶偏移，并在整個(gè)鈣鈦礦吸收層內(nèi)誘導(dǎo)電子累積

研究成就與技術(shù)看點(diǎn)

Fig.4D

• 核心創(chuàng)新：電子累積的深層場(chǎng)效鈍化機(jī)制

• 突破傳統(tǒng)界面鈍化僅抑制界面復(fù)合的限制，PDAI 在整個(gè)鈣鈦礦吸收層內(nèi)部誘導(dǎo)顯著電子累積

• 成功降低鈣鈦礦/C60 界面導(dǎo)帶偏移（ΔEC,ETL），減少界面復(fù)合損失

• 顯著提高鈣鈦礦吸收層電導(dǎo)率，大幅減少載流子傳輸損失，改善填充因子表現(xiàn)

• 器件性能里程碑突破

• 功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá) 33.1%，創(chuàng)紋理化疊層電池新高

• 開(kāi)路電壓（VOC）高達(dá) 2.01       V，消除了過(guò)去紋理化器件 >100 mV 的性能落差

• 填充因子（FF）顯著提升，證實(shí)降低傳輸損失策略的有效性

• 工業(yè)兼容架構(gòu)性能與目前紀(jì)錄保持器件相當(dāng)

• 優(yōu)異穩(wěn)定性與產(chǎn)業(yè)應(yīng)用潛力

• 獲得經(jīng)認(rèn)證的       31.6% 穩(wěn)定 PCE，展現(xiàn)實(shí)際應(yīng)用價(jià)值

• PDAI 處理透過(guò)抑制離子遷移，顯著增強(qiáng)器件長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性

• 在紅海沿岸熱濕戶外環(huán)境及濕熱測(cè)試中表現(xiàn)出色，對(duì) FF 和 VOC 損失具良好抵抗力

• 策略在不同研究機(jī)構(gòu)間展現(xiàn)重現(xiàn)性，證明產(chǎn)業(yè)化可行性

實(shí)驗(yàn)步驟與制程流程

Fig.4B

1. 紋理化硅底部電池制備

采用 250 μm 厚 p 型浮區(qū)硅晶圓（電阻率 1 Ω·cm），利用 KOH 溶液進(jìn)行工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)雙面隨機(jī)金字塔紋理化，形成 1-4 μm 高度金字塔結(jié)構(gòu)。經(jīng)臭氧濕化學(xué)清洗后，以 PECVD 技術(shù)在雙面沉積本征/摻雜非晶硅鈍化層（~27 nm），并分別在正面和背面濺射 ITO 重組層（20 nm）與完整的 ITO/Ag 電極結(jié)構(gòu)。最終將晶圓雷射劃刻為 2.2×2.2 cm2 或 2.5×2.5 cm2 基板，保留 1×1 cm2 ITO 焊盤作為活性區(qū)。

2. 鈣鈦礦頂部電池的混合沉積技術(shù)

硅基板經(jīng)乙醇清洗和 UV/臭氧處理后，先旋涂沉積 Me-4PACz 空穴傳輸層。鈣鈦礦吸收層采用創(chuàng)新的混合式兩步驟蒸發(fā)/旋涂方法制備：(一)共蒸發(fā) PbI?/CsX 無(wú)機(jī)骨架（~550 nm），(二)動(dòng)態(tài)旋涂 FAI/FABr 有機(jī)鹵化物溶液（含少量尿素結(jié)晶劑），并通過(guò)調(diào)整 FABr/FAI 比例控制目標(biāo)帶隙（1.67 或 1.70 eV）。完成后在空氣中 100°C 退火 10 分鐘。

3. PDAI 界面鈍化策略實(shí)施

在鈣鈦礦層形成后，引入核心創(chuàng)新技術(shù) - 1,3-二氨基丙烷二氫碘化物（PDAI）表面處理。PDAI 溶于氯苯/異丙醇混合溶劑中，可透過(guò)旋涂或浸涂方式沉積（浸涂法展現(xiàn)良好可擴(kuò)展性），隨后 100°C 退火 3 分鐘，實(shí)現(xiàn)鈣鈦礦/C60 界面的深層場(chǎng)效鈍化。

4. 電極與光學(xué)層建構(gòu)

完成 PDAI 處理后，依序真空蒸發(fā) C60 電子傳輸層（18 nm），ALD 沉積 SnO? 緩沖層（15-30 nm，80°C），屏蔽濺射頂部透明導(dǎo)電氧化物（ITO 或 IZO），蒸發(fā) Ag 頂部電極（650 nm），最后熱蒸發(fā) MgF? 抗反射層（140 nm）。所有蒸發(fā)制程均由石英晶體微天平精確監(jiān)控。

5. 穩(wěn)定性評(píng)估與封裝

為評(píng)估長(zhǎng)期穩(wěn)定性，采用 PV 帶和銀漿連接電池并進(jìn)行工業(yè)級(jí)封裝。封裝結(jié)構(gòu)包含太陽(yáng)能玻璃、TPU 封裝劑和 PIB 邊緣密封劑，整體在真空層壓機(jī)中 120°C 處理 20 分鐘，確保優(yōu)異的環(huán)境保護(hù)性能。

研究成果與表征

準(zhǔn)費(fèi)米能階分裂 (QFLS) 影像分析

QFLS 用于量化材料的開(kāi)路電壓 (VOC) 潛力，幫助研究人員理解非輻射復(fù)合損失的來(lái)源，并評(píng)估不同制程對(duì)材料性能的影響，為界面工程和材料優(yōu)化提供證據(jù)。

參考鈣鈦礦薄膜的準(zhǔn)費(fèi)米能階分裂 (iVOC) 影像顯示空間波動(dòng)性較大，標(biāo)準(zhǔn)偏差 (σ) 為 38 mV，平均值為 1.23 V。經(jīng)過(guò) PDAI 處理后，iVOC 的空間均勻性顯著提高，σ 降低至 26 mV，平均 iVOC 增加了 20 mV 達(dá)到 1.25 V，這表明 PDAI 具有輕微的化學(xué)鈍化特性。在沉積 C60 后，參考堆棧的 iVOC 下降 80 mV 至 1.15 V，且分布更廣 (σ = 65 mV)，但 PDAI 鈍化后的堆棧 iVOC 保持在 1.23 V，分布也更窄 (σ = 17 mV)。

Fig. 3A 顯示了參考和 PDAI 處理后鈣鈦礦薄膜的 iVOC 影像。

為了精準(zhǔn)掌握材料的 QFLS 特性并快速評(píng)估其潛力，Enlitech 的QFLS-Maper 準(zhǔn)費(fèi)米能階分裂檢測(cè)儀器是理想之選。它能以極快的速度（QFLS 影像不到 3 秒，Pseudo J-V 曲線不到 2 分鐘）提供直觀的 QFLS 可視化影像，并量測(cè) iVOC、Pseudo J-V、PLQY 及 EL-EQE 等關(guān)鍵參數(shù)。這不僅能幫助研究人員迅速預(yù)測(cè)材料效率極限，更能透過(guò)可視化方式一眼看出材料質(zhì)量與準(zhǔn)費(fèi)米能階分布，大幅提升研發(fā)效率。

J-V 曲線測(cè)量

用于直接評(píng)估太陽(yáng)能電池的關(guān)鍵性能參數(shù)。偽 J-V (pseudo-J-V) 曲線則用于量化器件的串聯(lián)電阻 (RS) 和傳輸損失。

透過(guò) PDAI 策略，器件的 PCE 從 29.1% 提升至 32.3%，其中 VOC 從 1.83 V 增加到 1.94 V，FF 從 79.4% 提升到 81.6%。紀(jì)錄的器件更達(dá)到了 33.1% 的 PCE 和 2.01 V 的 VOC。

偽 J-V 測(cè)量顯示，PDAI 處理后，偽填充因子 (pFF) 與實(shí)際 FF 的差異從參考器件的 6% 顯著下降至 3%。同時(shí)，功率點(diǎn) (MPP) 的串聯(lián)電阻 (RS) 也從 6 奧姆-平方公分降低到 3 奧姆-平方公分。這表明 PDAI 主要透過(guò)調(diào)控載流子密度，降低了 RS 的非奧姆貢獻(xiàn)，從而減少了傳輸損失。

Fig. 4D 展示了疊層太陽(yáng)能電池的 J-V 曲線，其 PCE 達(dá)到 33.1%，VOC 為 2.01 V，彰顯了本研究策略在性能上的突破。

Fig. 3E 描繪了參考和 PDAI 鈍化疊層太陽(yáng)能電池的 J-V、偽 J-V 和推導(dǎo) J-V 曲線，直觀顯示了 PDAI 如何縮小了 pFF 與 FF 之間的差距，證明其在降低傳輸損失方面的有效性。

Fig. S17A 進(jìn)一步提供了有 PDAI 處理和無(wú) PDAI 處理的器件在正向和反向掃描下的 J-V 曲線及其詳細(xì)的光伏參數(shù)，明確顯示了 PDAI 在 VOC、FF 和 PCE 上的提升。

進(jìn)行精確的 J-V 曲線測(cè)量，特別是對(duì)新一代太陽(yáng)能電池如鈣鈦礦/硅疊層電池，Enlitech 的 SS-X AM1.5G 標(biāo)準(zhǔn)光譜太陽(yáng)光模擬器 能提供 A+ 級(jí)光譜精度和優(yōu)異的穩(wěn)定性。搭配其 IVS-KA6000 綜合測(cè)試軟件，不僅能執(zhí)行正向/反向 IV 掃描及多信道測(cè)試，更具備 NREL 漸近檢測(cè)功能。SS-X 結(jié)合 SS-IRIS 技術(shù)，能在不改變光譜的情況下自動(dòng)調(diào)整光強(qiáng)度，支持 Sun-Voc 等復(fù)雜測(cè)試。

EQE 測(cè)量

測(cè)量用于確定太陽(yáng)能電池在不同波長(zhǎng)光照下的電流收集效率，并評(píng)估疊層電池各子電池之間的電流匹配情況。

PDAI 處理后，器件的 短路電流密度 (JSC) 保持不變，這一結(jié)果與 EQE 和反射率測(cè)量結(jié)果一致。研究團(tuán)隊(duì)還透過(guò)將鈣鈦礦帶隙從 1.67 eV 調(diào)整到 1.70 eV，以實(shí)現(xiàn)更好的電流匹配，這進(jìn)一步提升了器件性能。EQE 曲線的穩(wěn)定性也間接證明了器件的長(zhǎng)期穩(wěn)定性未受影響。

Fig. S17B 呈現(xiàn)了參考和 PDAI 處理器件的 EQE 測(cè)量結(jié)果，顯示兩者的光譜響應(yīng)曲線相似，支持了 JSC 保持一致的觀察。

Fig. S17C 顯示了相應(yīng)的反射率測(cè)量結(jié)果，進(jìn)一步驗(yàn)證了光學(xué)管理方面的比較性。

Fig. S23A 則展示了不同帶隙（1.67 eV 和 1.70 eV）器件的 EQE 測(cè)量，強(qiáng)調(diào)了帶隙調(diào)整如何影響鈣鈦礦子電池的光譜吸收邊緣，以達(dá)到電流匹配。

Enlitech 的 QE-R 量子效率量測(cè)系統(tǒng) 是光伏研究中值得信賴的工具，以其重復(fù)性和精度，廣泛應(yīng)用于超過(guò) 500 個(gè)光伏研究實(shí)驗(yàn)室，并被 1,000 多篇 SCI 論文引用，包括《自然》、《科學(xué)》等旗艦期刊。QE-R 系統(tǒng)特別設(shè)計(jì)了雙獨(dú)立鎖相放大器，能精確測(cè)量多結(jié)太陽(yáng)能電池的量子效率，包括鈣鈦礦/晶硅疊層太陽(yáng)能電池。它提供 EQE、IPCE、SR、IQE 和反射率等多種數(shù)據(jù)，并能進(jìn)行電流積分計(jì)算。

UPS 與 AM-KPFM 測(cè)量

紫外光電子能譜 (UPS) 用于分析薄膜的功函數(shù) (Wf) 和電離電位 (IP)，以研究鈣鈦礦/C60 界面的能帶對(duì)齊。振幅調(diào)變開(kāi)爾文探針力顯微鏡 (AM-KPFM) 則用于驗(yàn)證功函數(shù)變化，并觀察表面電位分布的均勻性。

UPS 測(cè)量顯示，PDAI 鈍化后的鈣鈦礦薄膜功函數(shù) (Wf) 比參考樣品增加了 270 meV (從 4.49 eV 增至 4.76 eV)。電離電位 (IP) 的變化表明了偶極的形成。這種偶極形成導(dǎo)致與 C60 界面處的能帶偏移從參考樣品的 180 meV 最小化至 70 meV。AM-KPFM 結(jié)果也顯示 PDAI 處理后的表面電位分布更加均勻。

Fig. 2A 呈現(xiàn)了參考和 PDAI 處理薄膜的二次電子截止區(qū)域的 UPS 測(cè)量結(jié)果。

Fig. 2C 展示了參考和 PDAI 處理薄膜與 C60 的能帶圖。

Fig. S9G 則透過(guò) AM-KPFM 測(cè)量結(jié)果顯示了參考和 PDAI 處理薄膜的功函數(shù)分布。

DFT 計(jì)算

計(jì)算用于從理論層面深入理解 PDAI 分子在鈣鈦礦表面形成偶極的機(jī)制和其方向。

DFT 計(jì)算揭示 PDAI 分子具有 8.27 D 的偶極矩。研究發(fā)現(xiàn)，PDAI 與有機(jī)富集的鈣鈦礦表面（本研究使用的混合蒸發(fā)/旋涂方法產(chǎn)生的表面）相互作用時(shí)，會(huì)誘導(dǎo)一個(gè)指向 C60 的正偶極，從而導(dǎo)致功函數(shù)增加。這與實(shí)驗(yàn)觀察到的功函數(shù)增加趨勢(shì)一致。

Fig. 2D 顯示了 PDAI 分子的化學(xué)結(jié)構(gòu)和靜電勢(shì)能圖。

Fig. 2F 展示了 PDAI 與有機(jī)終端 MAPbI3 相互作用后的優(yōu)化結(jié)構(gòu)和感應(yīng)電荷密度差異。

Fig. 2G 呈現(xiàn)了 PbI2-終端和 MAI-終端 MAPbI3 在有無(wú) PDAI 情況下的計(jì)算功函數(shù)。

時(shí)間解析 PL (TRPL) 與瞬態(tài)吸收光譜 (TA)

時(shí)間解析光致發(fā)光 (TRPL) 測(cè)量用于解耦界面電荷轉(zhuǎn)移和界面電荷復(fù)合的競(jìng)爭(zhēng)過(guò)程。瞬態(tài)吸收 (TA) 光譜則用于詳細(xì)研究納秒時(shí)間尺度的載流子動(dòng)力學(xué)和非發(fā)射陷阱態(tài)信號(hào)。

帶有 C60 的參考樣品，其微分壽命在 ~1 μs 處達(dá)到平臺(tái)期，相較于無(wú) C60 的參考樣品減少了一個(gè)數(shù)量級(jí)，表明界面復(fù)合主導(dǎo)了動(dòng)力學(xué)。相比之下，經(jīng) PDAI 處理且?guī)в?/span> C60 的堆棧顯示微分壽命平臺(tái)期約為 ~10 μs，而無(wú) C60 時(shí)為 ~13 μs，這強(qiáng)烈表明目標(biāo)堆棧中的界面復(fù)合顯著減少。TA 測(cè)量結(jié)果進(jìn)一步顯示，參考樣品中存在的長(zhǎng)壽命淺陷阱載流子信號(hào)，在 PDAI 處理后消失。PDAI 處理使參考/C60 堆棧的 TA 帶隙漂白加權(quán)平均載流子壽命從 27 ns 增加到 53 ns，證實(shí) VOC 改善的主要原因是界面復(fù)合的減少。

Fig. 3B 顯示了參考和 PDAI 處理薄膜的時(shí)間解析 PL 衰減曲線。

Fig. 3D 呈現(xiàn)了瞬態(tài)吸收測(cè)量中參考和 PDAI 處理薄膜的帶隙漂白衰減曲線。

Suns-VOC 測(cè)量

在開(kāi)路條件下進(jìn)行，避免電荷提取，獲得的偽 J-V 曲線被認(rèn)為沒(méi)有傳輸損失，可用于量化總串聯(lián)電阻 (RS)。

測(cè)量結(jié)果發(fā)現(xiàn)，雖然偽填充因子 (pFF) 保持在 85% 不變，但 pFF-FF 差異在 PDAI 鈍化器件中從參考器件的 6% 降低到 3%。因此，在功率點(diǎn) (MPP) 的串聯(lián)電阻 (RS) 計(jì)算值顯著下降，從 6 奧姆-平方公分降至 3 奧姆-平方公分。在不同操作電壓下評(píng)估 RS，目標(biāo)器件顯示出較小的斜率，強(qiáng)調(diào) PDAI 主要是透過(guò)調(diào)節(jié)載流子密度，降低了 RS 的非奧姆貢獻(xiàn)。

Fig. 3E 展示了參考和 PDAI 鈍化疊層太陽(yáng)能電池的 J-V、偽 J-V 和推導(dǎo) J-V 曲線。

Fig. S14 描繪了參考和 PDAI 處理器件在不同操作電壓下的 RS 曲線。

偏壓輔助電荷提取 (BACE) 測(cè)量

用于量化太陽(yáng)能電池中移動(dòng)離子的濃度，這對(duì)于理解鈣鈦礦器件的長(zhǎng)期操作穩(wěn)定性至關(guān)重要。

穩(wěn)定性測(cè)試后，參考器件的移動(dòng)離子濃度 (6.5 × 10^17 cm?3) 是目標(biāo)器件 (2.6 × 10^17 cm?3) 的近三倍。這可能是參考器件加速降解的明確原因。結(jié)果顯示，經(jīng) PDAI 改性的鈣鈦礦/C60 界面能夠有效固定離子遷移，從而增強(qiáng)器件的操作穩(wěn)定性。

Fig. S26A, B 呈現(xiàn)了代表性參考太陽(yáng)能電池和 PDAI 鈍化太陽(yáng)能電池在穩(wěn)定性測(cè)試前后的 BACE 測(cè)量結(jié)果。

其他表征

戶外穩(wěn)定性與濕熱測(cè)試 驗(yàn)證器件在實(shí)際操作環(huán)境下的長(zhǎng)期可靠性。PDAI鈍化器件在紅海沿岸戶外環(huán)境展現(xiàn)穩(wěn)定性，濕熱測(cè)試中PCE相對(duì)于初始性能的保留率從73.7%提升至83.4%，顯著提升FF與VOC抗衰減能力。(Fig. 4F, Fig. S27)

X射線光電子能譜（XPS） 確認(rèn)PDAI分子在鈣鈦礦表面的成功吸附與化學(xué)相互作用。檢測(cè)到PDAI分子特征信號(hào)，C-N鍵信號(hào)增強(qiáng)，N 1s、Pb 3d和I 3d核心能級(jí)向低結(jié)合能位移，證實(shí)PDAI與鈣鈦礦表面發(fā)生有效相互作用。(Fig. S5A-D)

結(jié)構(gòu)表征（XRD, GIWAXS, STEM） 驗(yàn)證PDAI處理不影響鈣鈦礦晶體結(jié)構(gòu)完整性。確認(rèn)系統(tǒng)中未形成低維鈣鈦礦相，3D鈣鈦礦結(jié)構(gòu)在界面保持不變，PDAI處理對(duì)鈣鈦礦形態(tài)無(wú)顯著影響。(Fig. S6A-G, Fig. S7C-E)

掃描電子顯微鏡（SEM） 觀察器件橫截面形態(tài)及鈣鈦礦薄膜表面結(jié)構(gòu)。證實(shí)各層結(jié)構(gòu)清晰，PDAI添加未導(dǎo)致鈣鈦礦表觀晶粒尺寸改變，維持良好的薄膜共形性。(Fig. 4B, Fig. S8A-B)

太赫茲光譜與空間電荷限制電流（SCLC） 量測(cè)載流子遷移率與缺陷密度，理解導(dǎo)電率提升機(jī)制。載流子遷移率維持相近水平（16.5-18.5 cm2/Vs），電子濃度增強(qiáng)為串聯(lián)電阻降低的根本原因，缺陷密度從1.55×10^15降至1.15×10^15 cm^-3。(Fig. S15, Fig. S16A-B)

研究結(jié)論與成果總結(jié)

研究成功開(kāi)發(fā)基于1,3-二氨基丙烷二氫碘化物（PDAI）的鈍化策略，顯著提升工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)紋理化硅基鈣鈦礦/硅疊層太陽(yáng)能電池的效率與穩(wěn)定性。

創(chuàng)紀(jì)錄器件性能

器件實(shí)現(xiàn)33.1%的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE） 和2.01 V開(kāi)路電壓（VOC），其中認(rèn)證穩(wěn)態(tài)PCE達(dá)31.6%。這使得紋理化硅基疊層電池的性能與當(dāng)前平面型疊層電池的紀(jì)錄持平，證明在復(fù)雜工業(yè)基板上實(shí)現(xiàn)高效鈍化的可行性，克服了高表面積帶來(lái)的鈍化挑戰(zhàn)。

核心創(chuàng)新：深層場(chǎng)效應(yīng)鈍化機(jī)制

PDAI透過(guò)功函數(shù)工程 在鈣鈦礦/C60界面誘導(dǎo)正偶極矩，將導(dǎo)帶偏移（ΔEC,ETL）從參考器件的180 meV降至目標(biāo)器件的70 meV。關(guān)鍵突破在于「深層場(chǎng)效應(yīng)鈍化」 將電子積累擴(kuò)展至整個(gè)鈣鈦礦吸收層體材料，使吸收層內(nèi)的平均電子濃度從模擬的1×10^14提升至4×10^15 cm^-3。這顯著增強(qiáng)了吸收層的導(dǎo)電性并降低了載流子傳輸損失，成為填充因子（FF）改善的主要驅(qū)動(dòng)力。

優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性

器件在紅海沿岸戶外環(huán)境 連續(xù)運(yùn)作超過(guò)1000小時(shí)保持穩(wěn)定輸出，濕熱測(cè)試（85°C, 85%RH, 1000小時(shí)）中，PCE相對(duì)于初始性能的保留率從73.7%提升至83.4%。PDAI處理有效固定鈣鈦礦/C60界面上的離子遷移，大幅降低了移動(dòng)離子濃度，從根本上改善了器件的運(yùn)行穩(wěn)定性。

工業(yè)化應(yīng)用潛力

該策略與工業(yè)兼容的混合兩步沉積法匹配，適用于大金字塔尺寸的紋理化硅基板。研究已驗(yàn)證透過(guò)浸涂法沉積PDAI的可擴(kuò)展性，其作用機(jī)制使其在多種鈣鈦礦組合物中均能成功提升性能。

文獻(xiàn)參考自Science_DOI: 10.1126/science.adx1745

本文章為Enlitech光焱科技改寫 用于科研學(xué)術(shù)分享 如有任何侵權(quán)  請(qǐng)來(lái)信告知