北理工极大延长叠层太阳能电池使用寿命，成果登 Science

IT之家 8 月 2 日消息，北京理工大学研究团队提出简单普适的晶核工程策略，显著改善宽带隙钙钛矿吸光层质量，极大延长了叠层太阳能电池的使用寿命，相关成果发表在《Science》上。

钙钛矿 / 晶硅叠层太阳能电池既结合了钙钛矿材料优异的光电性质，又可以发挥我国晶体硅光伏产业的技术优势，是可再生能源领域内的研究热点，也是我国实现碳中和目标的重要支撑技术之一。

▲ 晶核工程示意图及策略的普适性验证

研究团队提出了一种简单普适的晶核工程策略，通过在前驱液中简单地添加长链烷基胺，如油胺碘，形成具有均匀组分分布的单一 3C 相优势晶核，大幅抑制了其他非理想晶核的产生。同时结合真空抽气薄膜沉积技术，减少晶核生长过程中局部环境的影响，从而制备出高结晶性且晶面取向高度集中的高质量宽带隙钙钛矿薄膜。

▲ 应用晶核工程后宽带隙薄膜与器件的稳定性测试结果

团队制备出具有更低非辐射复合损失的宽带隙钙钛矿薄膜与钙钛矿 / 晶硅叠层太阳能电池。基于 1 平方厘米和 25 平方厘米活性面积的器件分别取得了 32.5%（第三方评估为 32.0%）和 29.4%（第三方评估为 28.9%）的光电转换效率。

同时，这些薄膜也表现出更好的光热稳定性。光老化 200 小时后，薄膜的 PL 波长漂移得到显著抑制。85°C 热老化 831 小时后，薄膜的 XRD 信号与初始状态保持一致，晶体质量保持良好。

封装的钙钛矿 / 晶硅叠层太阳能电池于标准光照条件下，在 25°C 和 50°C 分别跟踪 1301 小时和 800 小时后，保持了初始效率的 98.3% 和 90%，相比较于未优化的样品，具有更长的运行寿命。

此外，器件也展现出在临近空间等极端环境应用的可能性。封装后的器件在全谱光照、245K、5kPa 低气压下运行 56 小时后，依然保留了初始效率的 90.4%。