通过使用低带隙受主材料提升近红外吸收效率，实现的钙钛矿-有机串联太阳能电池的效率达到了27.35%

《Joule》：Achieving 27.35% efficiency in perovskite-organic tandem solar cells by improving near-infrared absorption with a low-band-gap acceptor

　　

背景与规模

钙钛矿-有机叠层太阳能电池（TSCs）最近受到了越来越多的关注，因为它们能够捕捉更宽范围的太阳光谱，并且具有更好的运行稳定性。由于有机层和钙钛矿层都可以在室温下进行溶液处理和具有柔韧性，这些叠层器件在车辆集成和建筑集成光伏应用中展现出巨大的潜力。限制钙钛矿-有机TSCs效率的一个关键问题是，低带隙（LBG）有机子电池产生的光电流密度低于宽带隙（WBG）钙钛矿子电池。为了克服这一问题，开发能够增强近红外（NIR）吸收并最小化电压损失的有效受体材料至关重要。在这项工作中，我们介绍了一种名为Zh-F的LBG受体，它具有梯形结构的杂七环核心，且没有sp3杂化的桥接原子。使用Zh-F作为受体、PM6作为施体的有机太阳能电池（OSCs）表现出更高的NIR吸收能力，光响应范围超过了1,000纳米。此外，将Zh-F作为第三组分受体添加到PM6:BTP-eC9体系中，可以形成LBG三元OSCs，当与1.82 eV宽带隙钙钛矿子电池配对时，这些叠层电池的功率转换效率（PCE）达到了27.35%（认证值为26.88%），同时具有优异的稳定性。

亮点

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开发出了一种吸收边缘在1,000纳米以上的NIR吸收受体

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钙钛矿-有机叠层太阳能电池的认证效率达到了26.88%

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提出了一种提高NIR区域外部量子效率的策略

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钙钛矿-有机叠层太阳能电池表现出更好的运行稳定性

总结

钙钛矿-有机叠层太阳能电池（TSCs）效率的主要限制在于，低带隙（LBG）有机子电池产生的光电流密度低于宽带隙（WBG）钙钛矿子电池。这一限制源于它们在外部量子效率（EQE）谱线在钙钛矿薄膜带隙附近有显著的重叠。因此，开发高效的近红外（NIR）受体至关重要。在这项研究中，我们开发了一种LBG受体（Zh-F），当与施体材料PM6混合使用时，该受体表现出更好的NIR光吸收能力，光响应范围超过了1,000纳米。值得注意的是，将Zh-F作为第三组分受体添加到PM6:BTP-eC9体系中后，形成的三元有机太阳能电池（OSCs）在NIR区域的光电流密度得到提升，这归因于重叠波长范围之外EQE的改善。通过将这种三元LBG有机子电池与1.82 eV宽带隙钙钛矿子电池集成，钙钛矿-有机TSCs的效率达到了27.35%。

图形摘要