钙钛矿领域新策略，叠层电池效率突破33.08%
3月4日，深圳理工大学研究团队联合苏州大学、香港理工大学在《能源环境与科学》发表最新研究成果。合作团队创新性地提出热力学稳定策略，从热力学根源上抑制了宽带隙钙钛矿中富溴相的优先成核，成功攻克了其光致相分离的核心稳定性难题。
基于该策略制备的钙钛矿/硅叠层太阳能电池效率突破33.08%，并展现出优异的器件稳定性，为钙钛矿基叠层光伏技术的商业化应用奠定了关键基础。
宽带隙钙钛矿是叠层太阳能电池的关键顶电池材料，但其在光照和热应力下易发生卤素相分离，导致电池性能急剧衰减，成为制约叠层技术商业化的最大瓶颈。此前，业界普遍将其视为“离子迁移”问题，通过“治标不治本”的钝化缺陷、调控晶格等方式进行后期干预，难以从根本上解决问题。
该研究中，该团队聚焦问题的根源——薄膜形成初期的热力学成核阶段，提出了“热力学抑制”策略，并筛选出硫氰酸钾引入钙钛矿，实现从“被动防御”到“主动抑制”的源头治理。
实验表明，在性能方面，基于该策略制备的1.68电子伏特宽带隙单结钙钛矿太阳能电池，最高光电转换效率达23.50%，开路电压损耗显著降低。将其集成至钙钛矿/硅叠层器件后，效率达33.08%，第三方认证效率为32.52%。在稳定性方面，单结器件在连续光照最大功率点跟踪下运行2240小时，仍保持98%初始效率。户外严苛测试中，钙钛矿/硅叠层电池可稳定运行超540小时无衰减。
此外，该策略具备极佳普适性，可应用于1.77电子伏特、1.88电子伏特等更宽带隙体系，这些器件在光照和热应力下同样表现出优异的相稳定性，并助力实现了28.18%的全钙钛矿叠层电池和25.66%的钙钛矿/有机叠层电池效率。
该研究不仅揭示了宽带隙钙钛矿“先天不均一”的成核根源，更提出了从热力学角度进行“预先抑制”的全新思路，打破了传统添加剂仅能“被动防御”的限制，为高效、稳定的钙钛矿基叠层光伏技术走向产业化提供了关键的技术路径。
相关论文信息：https://doi.org/10.1039/D5EE06815K
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