沙特阿拉伯阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的研究人员制造了一种具有稳定钙钛矿层的三结钙钛矿-钙钛矿-硅串联电池，在孔径面积为28.7 cm2的器件上实现了1%的功率转换效率。据研究小组称，这是此类电池的新效率记录。
研究小组指出，由于基于1.50 eV的三碘化甲脒铅（FAPbI3）中间层和2.0 eV富溴化物（Br-rich）顶层存在有据可查的问题，因此这种三结电池的高效潜力尚未达到。前者通常在随后的太阳能电池制造步骤中发生退化，而后者则受到光诱导的相位偏析的影响。
通讯作者Stefaan De Wolf告诉PV Magazine：“首先，我们系统地将不同钙钛矿成分的各种相降解机制定义为一个统一的相不稳定框架，从根本上是由相变和离子迁移驱动的。
“为了解决这个问题，我们将3-丙酸铵（3A⁺）引入钙钛矿晶格中，形成多个离子键和氢键。这种结构修饰显着提高了相变能垒并抑制了肖特基缺陷的形成，众所周知，肖特基缺陷会促进这种转变，“他说。
该小组报告说，改性的作用“同时”抑制了1.5 eV钙钛矿的降解和2.0 eV钙钛矿的光诱导相偏析。
“此外，3A⁺中的羧基与埋在的界面（自组装单层（SAM））强烈相互作用，增强了电子云耦合并促进了更有效的电荷传输，”De Wolf解释道。
在这项研究中，研究人员还测试了锡铅（Sn-Pb）结电池的铵改性，带隙约为1.25 eV。
De Wolf表示，经过测试，该团队观察到样品钙钛矿太阳能电池的体空位形成减少并提高了效率，“包括Sn-Pb窄带隙、基于FAPbI3的中带隙和富含Br的宽带隙组合物”。
“通过将这些稳定的钙钛矿整合到三结器件中，我们实现了钙钛矿/钙钛矿/硅串联的效率达到28.7%，代表了该领域的新效率记录，”De Wolf说，并补充说，这些器件的稳定性和可重复性都得到了显着提高，在连续照明1,000小时后，器件仍保持了85%以上的初始效率。
“这些结果不仅突破了三结太阳能电池效率的界限，而且还为提高钙钛矿吸收器的相稳定性提供了一种通用策略，这是其工业部署的重要一步，”De Wolf说。
研究的详细信息在发表在《自然材料》上的“稳定钙钛矿相实现高效钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池”中进行了描述。土耳其马尔马拉大学和德国路德维希马克西米利安大学（LMU）的研究人员也参与了这项研究。
De Wolf表示，展望未来，该团队将继续通过全面的材料和设备创新，“将三结钙钛矿太阳能电池的效率推向单结Shockley-Queisser极限”。
该小组打算特别关注优化顶部钙钛矿亚电池，包括新的宽禁带成分和改进的界面设计，以最大限度地减少损耗并提高整体性能。
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