异质结构在钙钛矿/晶硅叠层太阳电池中的应用

姚  凯

南昌大学光伏研究院

E-mail: yaokai@ncu.edu.cn

报告摘要

钙钛矿/晶硅叠层电池的效率有望突破单节电池的Shockley-Queisser极限。在所有叠层结构中，两端钙钛矿/晶硅叠层电池因其高的理论转换效率以及潜在的低制造成本而成为当下的研究热点。虽然两端钙钛矿/晶硅电池已经实现了34.6 %的转换效率，但是大部分叠层器件采用前表面抛光或纳米绒面的晶硅，导致额外处理工序的增加和光陷效果的降低，不利于未来大面积量产制备。目前，主流晶硅光伏技术采用双面微米级大绒面 (>1 μm) CZ单晶硅片。微米级绒面的晶硅既能满足其最小的光学损失需求，也无需额外的刻蚀工艺处理。文献报道混合真空蒸发/溶液处理方法能实现钙钛矿薄膜在工业化绒面上保形覆盖沉积，从而利用金字塔尺寸的优异的陷光性能并实现高效光吸收。虽然混合真空蒸发/溶液两步法解决了保形覆盖的问题，但真空沉积过程中很难控制钙钛矿结晶形核过程，钙钛矿相对较差的薄膜质量影响开路电压以及填充因子。此外，钙钛矿与Si衬底之间的热膨胀系数差异易引起残余热应力。埋底界面工程对于调控钙钛矿薄膜的结晶性能、调控残余应力、调节能级匹配等是一种有效可行的方法，然而传统溶液法的界面工程在大绒面上制备会出现不均匀且非保型的覆盖。因此需要开发新的制备工艺来实现大绒面结构上的埋底界面优化。我们从微纳尺度构建钙钛矿异质结，为改善绒面晶硅上钙钛矿结晶质量和界面处载流子输运特性提供微纳尺度的材料搭配准则，最终目标解决晶硅和钙钛矿制备难以兼顾的困局[1-3]。

参考资料：

[1] Joule 2024, 8, 2834–2850.

[2] Adv. Mater. 2023, 35, 2303139.

[3] Angew. Chem. Int. Ed. 2024, 63, 202407151.