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上科大陈昊AEM：全钙钛矿多结太阳能电池，超高效光伏领域升起的"新星"发表时间：2025-08-08 11:29
主要内容 全钙钛矿多结太阳能电池通过集成多个具备互补带隙的光吸收层，为突破单结光伏器件的光电转换效率（PCE）极限开辟了有效路径。不过，该技术尚处于起步阶段，面临诸多关键挑战，像窄带隙钙钛矿中Sn²⁺易被氧化、结晶动力学过程难以精准把控，以及宽带隙钙钛矿存在显著开路电压损耗等问题。 上海科技大学陈昊教授、赵一新教授以及中国科学院深圳**技术研究院王在伟研究员带领其团队经深入研究揭示，Sn²⁺的易氧化特性会破坏钙钛矿的晶体结构，增加缺陷态密度，进而引发严重的非辐射复合，这是造成性能损失的关键因素之一。结晶动力学过程难以**控制，结晶过程中产生的晶界、点缺陷以及表面悬挂键等多尺度缺陷，会形成载流子复合中心，严重影响大面积薄膜的结晶质量。团队的研究表明，宽带隙钙钛矿的开路电压损耗显著，主要源于卤素离子迁移引发的能带结构畸变，且在光照和电场作用下，卤素离子迁移加剧，导致器件稳定性急剧下降。这些内在限制使得全钙钛矿多结太阳能电池实验测得的光电转换效率远低于理论值，凸显出系统梳理该领域研究进展的紧迫性。 本文全面综述了全钙钛矿多结太阳能电池的研究进展，阐明了其性能损失的内在机制。同时，针对钙钛矿吸光层、电荷传输材料及互联层，系统探讨了各类优化策略，并对该新兴光伏技术的未来发展方向提出了展望。 溶液旋涂法具备操作简便、成膜速度快、工艺可重复性高等显著优势，但在大面积制备方面存在固有局限。当前，针对可扩展模块生产的研究主要聚焦于刮刀涂布（图24d）和狭缝涂布（图24e）等工艺，并结合其他**沉积技术，以提升大面积钙钛矿薄膜的质量。然而，大面积模块与小面积器件的性能差异依旧十分显著。 钙钛矿多结光伏技术向商业化规模生产推进，关键在于两项基础技术的突破：一是可扩展钝化策略的创新，二是大面积涂布工艺的优化。值得注意的是，在规模化制造环境中，相较于小面积多结器件制备，抑制极性溶剂诱导的降解问题更为紧迫。从基础研究层面看，开发全钙钛矿多结太阳能电池的干法加工工艺，为解决上述可扩展性挑战提供了**潜力的技术路径。
文献信息 All-Perovskite Multi-Junction Solar Cells: The Rising Star of Ultrahigh-Efficiency Photovoltaics Dongxu Ren, Xinyu Gu, Xiang Zhang, Dan Zhang, Zaiwei Wang, Yixin Zhao, Hao Chen https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1002/aenm.202502842
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