自组装单分子层调控钙钛矿结晶实现高效稳定硅基叠层太阳能电池

《Nature Photonics》：Perovskite crystallization control via an engineered self-assembled monolayer in perovskite–silicon tandem solar cells

本研究针对宽禁带钙钛矿与自组装单分子层(SAM)界面缺陷问题，开发了定制化SAM材料，通过精准调控钙钛矿结晶动力学，实现了认证效率达33.59%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池，在连续工作2000小时后仍保持90%以上性能。

　　

在钙钛矿-硅叠层太阳能电池研究中，宽禁带钙钛矿与自组装单分子层(self-assembled monolayer, SAM)之间的界面埋藏缺陷严重制约着p-i-n型太阳能电池的性能表现，特别是在纹理化 monolithic 叠层器件中。研究人员发现，传统SAM材料上不可控的钙钛矿结晶动力学会导致界面处电子缺陷与形貌劣化的协同演化，这源于钙钛矿前驱体溶液与SAM之间存在的结构和能量不兼容性。

为解决这一难题，科研团队开发出定制化的SAM材料，通过精确调控钙钛矿结晶过程，有效抑制了缺陷形成并增强了界面电子耦合。将该技术集成到钙钛矿-硅叠层太阳能电池中，实现了1-cm²面积器件33.86%的功率转换效率（认证效率33.59%），以及16 cm²大面积器件29.25%的效率（认证效率28.53%）。该叠层器件展现出卓越的运行稳定性，在1个太阳光照条件下持续运行2000小时后，仍能保持90%以上的初始性能。