高效钙钛矿串联太阳能电池的研制

单结钙钛矿太阳能电池(PSCs)的功率转换效率(PCE)在短短10年内从3.8%显著提高到25.2%。随着PCE技术的快速发展，其理论效率已接近极限，通过组合不同带隙的子电池制造串联式太阳能电池为突破单结太阳能电池的肖克利-奎塞尔极限提供了一条途径。

串联器件利用太阳光谱的不同部分，使用不同带隙的子电池，以减少光产生的载流子的热损失。金属卤化物钙钛矿具有带隙可调、吸收系数高、制作成本低等优点，是一种很有前途的串接器件。

然而，钙钛矿基串联太阳能电池的效率在很大程度上受到宽带隙顶电池的限制，这种顶电池通常具有较大的开路电压(V_OC)的损失。钙钛矿与空穴传输层(HTL)界面处剧烈的非辐射电荷复合是导致钙钛矿孔隙率增大的关键因素V_OC的损失。

近年来，南京大学谭海仁教授课题组将交联有机小分子VNPB作为宽带隙钙钛矿太阳能电池的HTL。一个V_OC对带隙为1.6 eV、1.7 eV和1.8 eV的宽带隙太阳能电池，成功地提高了近50 mV。与PTAA聚合物HTL控制装置相比，在VNPB上沉积的钙钛矿膜具有更大的晶粒尺寸和更好的结晶度。VNPB可以更快地提取电荷，并降低HTL/钙钛矿界面的缺陷密度。

密度泛函理论(DFT)计算表明，VNPB与钙钛矿的紧密接触增加了缺陷形成能，降低了缺陷密度，从而有效地降低了载流子的非辐射复合。最后，以VNPB为HTL的钙钛矿/钙钛矿和钙钛矿/硅串联太阳能电池的pce分别达到24.9%和25.4%。

这项工作表明，可交联小分子是高效、经济的钙钛矿串联光伏器件的前景。

王永强，顾胜，刘国强，刘志林，林锐，石静，杜军，孟F，李丽，刘志军，谭华。钙钛矿串联太阳能电池的交联空穴传输层。科学。中国化学。、2021、64、https://doi.org/10.1007/s11426-021-1059-1

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