具有偶极钝化的全钙钛矿叠层太阳能电池

《Nature》：All-perovskite tandem solar cells with dipolar passivation

钙钛矿太阳能电池中非辐射复合损失制约了转换效率，传统钝化策略易导致载流子传输损失。本文提出二极分子钝化方法，通过降低铅锡钙钛矿界面陷阱密度并精准调控能级对齐，有效提升界面传输效率，使单层电池效率达24.9%，串联电池效率突破30.6%（认证30.1%）。

　　

摘要

在窄带隙（NBG）子电池中，空穴传输层（HTL）与钙钛矿界面处的非辐射复合损失限制了全钙钛矿叠层太阳能电池的功率转换效率（PCE）^1,2。对于基于铅锡（Pb-Sn）的NBG钙钛矿太阳能电池而言，降低埋藏界面处的电荷复合尤其具有挑战性，因为传统的基于长链胺的钝化策略往往会引入载流子传输损失，从而限制了填充因子（FF）和短路电流密度（J_sc）^3–5。在这里，我们开发了一种极性钝化策略，该策略能够在降低混合Pb-Sn钙钛矿埋藏界面处陷阱密度的同时，实现HTL/钙钛矿界面处的精确能级对齐。这种极性诱导的钝化作用增强了欧姆接触，促进了空穴高效注入HTL，并将电子从HTL/Pb-Sn钙钛矿界面排斥出去。该方法将载流子扩散长度延长至6.2 μm，显著提高了Pb-Sn钙钛矿太阳能电池的PCE，其效率达到了24.9%，开路电压（V_oc）为0.911 V，短路电流密度（J_sc）为33.1 mA cm^-2，填充因子（FF）高达82.6%。此外，极性钝化有效减轻了由叠层器件互连层引起的NBG子电池中的接触损失，使得全钙钛矿叠层太阳能电池的PCE达到了30.6%（经认证的稳定值为30.1%）。