综述：全钙钛矿叠层太阳能电池及组件的最新进展：重新定义极限

这篇综述系统梳理了全钙钛矿叠层太阳能电池（APTSCs）的最新研究进展，重点探讨了宽窄带隙钙钛矿（WBG/NBG PVK）的电压损失（Voc deficit）、锡（Sn2+）氧化抑制策略、互联层（IL）优化及规模化制备挑战，提出了通过界面工程、光陷阱结构和2D/3D异质结设计实现效率突破30%的路径，为下一代高效稳定叠层器件提供了全面技术路线图。

　　

引言

钙钛矿材料因其优异的光电特性（如高吸收系数、可调带隙）成为太阳能领域的研究热点。单结钙钛矿电池效率已接近Shockley-Queisser（SQ）极限（~30%），而全钙钛矿叠层电池（APTSCs）通过堆叠宽带隙（WBG, ~1.8 eV）和窄带隙（NBG, <1.2 eV）钙钛矿，理论效率可达46%。然而，实际应用中仍面临相分离、缺陷复合和锡氧化等关键挑战。

宽带隙钙钛矿的电压损失

WBG钙钛矿中溴（Br^-）与碘（I^-）的相分离是导致V_oc损失的主因。例如， Jiang等通过气体淬火法制备柱状晶WBG薄膜，将V_oc提升至1.33 V（1.75 eV带隙）。分子桥接策略（如2PACz SAM）可减少界面非辐射复合，使叠层电池V_oc突破2.2 V。

窄带隙钙钛矿的载流子管理

Sn-Pb基NBG钙钛矿易发生Sn²⁺氧化，导致载流子寿命骤减。Zhou等采用天冬氨酸盐酸盐（AspCl）钝化缺陷，使单结NBG电池效率达22.46%。真空驱动预结晶（VDP）技术可调控晶体取向，将叠层电池效率推至28.87%。

效率提升策略

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  光陷阱结构：Chen等嵌入阳离子交换树脂作为散射粒子，使双面叠层电池在30%反照率下等效效率达29.3%。

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  互联层优化：Kapil等通过调控氧化铟锌（IZO）氧空位浓度，实现26.39%的叠层效率。

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  准二维钙钛矿：Wen等开发的3D/2D异质结可抑制离子迁移，器件在855小时光照后保持90%初始效率。

规模化制备挑战

blade coating和ALD-SnO₂等工艺已实现20 cm²模块22.5%的效率，但激光刻蚀精度和界面均匀性仍是瓶颈。Dai等采用热辅助刮涂法制备的14.3 cm²模块效率达21.6%，展示了产业化潜力。

模拟与未来展望

有限元分析（FEM）和密度泛函理论（DFT）模拟揭示了载流子生成与传输机制。未来需聚焦三重结钙钛矿电池开发、新型抗氧化剂设计以及卷对卷（R2R）工艺优化，推动APTSCs走向商业化应用。