《科学》：串联太阳能电池有可观的性能提升

研究表明，串联太阳能电池（钙钛矿和硅基电池结合在一起）有望比传统的硅单结电池更好地捕获阳光、并将其转化为电能，而且预计成本会更低。

然而，当阳光照射到钙钛矿子电池时，产生的电子对和带正电的空穴往往会在钙钛矿和电子传输层的界面上重新结合。而且，这个界面上的能级不匹配，阻碍了电池内的电子分离。这些问题共同降低了串联电池的开路电压（或最大工作电压），从而限制了设备性能。

近期，阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员发现，只要在多层钙钛矿-硅串联太阳能电池中插入金属氟化物层，就可以阻止电荷重组并提高设备性能。这项研究成果已于近期发表在了《科学》杂志上。

据悉，通过在钙钛矿和电子传输层（通常包括电子接受器富勒烯C60）之间添加一层氟化锂，上述问题可以得到一定程度的解决。然而，这些设备会变得不稳定，因为锂盐很容易液化并通过表面扩散。这促使研究人员创造了一个替代方案。

该研究团队系统地研究了其他金属氟化物，并最终确定了氟化镁作为这一“中间层”材料的潜力。实验表明，氟化镁中间层能有效地促进钙钛矿活性层的电子提取，同时还能将C60从钙钛矿表面置换出来。这减少了界面上的电荷重组。

此外，它还增强了整个子电池的电荷传输。由此产生的串联太阳能电池的开路电流电压增加了50毫伏，并获得了29.3%的稳定功率转换效率——这是钙钛矿-硅串联电池的最高效率之一。

研究人员表示，“考虑到主流晶体硅基单结电池的最佳效率是26.7%，这项创新技术可以在不增加制造成本的情况下带来可观的性能提升。”

为了进一步探索该技术的适用性，研究团队正在开发可扩展的方法，以生产面积超过200平方厘米的工业级钙钛矿-硅串联电池。