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瑞士洛桑理工學院Christophe Ballif及Xin Yu Chin團隊在2018年報道了一種混合兩步沉積方法，將熱蒸發(fā)和旋涂相結合，以使鈣鈦礦層均勻地涂覆在微米級金字塔結構硅上，從而形成了前后兩面都具有紋理結構的鈣鈦礦/晶體硅串聯(lián)太陽能電池。盡管這些串聯(lián)電池由于正面金字塔紋理而具有較高的光電流，但非輻射復合損失仍然很大。

鈣鈦礦的一個挑戰(zhàn)是迄今為止大多數(shù)報告的頂表面鈍化方法不能直接適用于微米級紋理，因為它們涉及從液體溶液中沉積納米級有機層。并且，這些加工路線通常在這種表面紋理上產生非均勻（不完全）的涂層。

鑒于此，洛桑聯(lián)邦理工學院微電子研究所Xin Yu Chin在之前的工作基礎上，利用磷酸化合物在兩個不同的角色中來鈍化界面缺陷，設計了一種串聯(lián)器件，將鈣鈦礦層覆蓋在具有微米級金字塔紋理的硅底部電池上，以提高光電流。在處理序列中使用添加劑，調節(jié)鈣鈦礦的結晶過程，并減輕發(fā)生在鈣鈦礦頂部與電子選擇性接觸（富勒烯C60）之間的復合損失。

研究團隊展示了一個有效面積為1.17平方厘米的器件，實現(xiàn)了31.25%的認證功率轉換效率。相關研究成果以“Interface passivation for 31.25%-efficient perovskite/silicon tandem solar cells”為題，發(fā)表在頂級期刊《Science》上。

技術的核心創(chuàng)新點是通過在鈣鈦礦/C-Si太陽能電池中采用具有微米級紋理的硅片、優(yōu)化鈣鈦礦沉積過程并使用磷酸基團進行界面鈍化，成功減輕了非輻射復合損失，實現(xiàn)了高達31.25%的電池轉換效率。

研究確定并減輕了發(fā)生在具有微米級紋理的硅片的鈣鈦礦/c-Si串聯(lián)電池界面的非輻射復合損失，這是c-Si光伏中使用的工業(yè)標準。使用Me-4PACz減少了鈣鈦礦/HTL界面的電壓損失，而在鈣鈦礦沉積序列中加入FBPAc減少了鈣鈦礦/C60 ETL界面的電壓損失，并導致具有較大結晶領域的更有利的鈣鈦礦微觀結構。通過XPS和SIMS成像，可以看到FBPAc存在于鈣鈦礦頂部表面，并通過其磷酸基團與鈣鈦礦中的鉛缺陷發(fā)生配位作用。

總的來說，將具有微米級紋理的c-Si、使用混合的兩步法在此紋理上均勻沉積的1毫米厚鈣鈦礦吸收層以及吸收層兩側的磷酸基團結合起來，以改善界面鈍化效果，實現(xiàn)了一個獨立認證的31.25% PCE的串聯(lián)電池。這些結果表明，如何將具有標準工業(yè)微米級紋理的c-Si太陽能電池升級，以將其PCE提高到>30%。

原標題：31.25%!鈣鈦礦電池成果Science深度解讀