蒋琦&游经碧Nat Commun: 宽带隙钙钛矿相均匀分布助力高性能钙钛矿-硅叠层太阳能电池

金属卤化物钙钛矿-硅叠层太阳能电池为突破单结器件的效率极限提供了有前景的路径，其中宽带隙(WBG)钙钛矿顶电池的优化仍是关键。

本文中国科学院半导体研究所蒋琦和游经碧等人通过在铷合金化钙钛矿组分中引入三聚氰胺碘化物(MLAI)添加剂，抑制了薄膜相分离与非均匀性，并提升了载流子迁移率。优化后的1.68 eV宽带隙钙钛矿太阳能电池展现出优异的电荷传输性能和极低的非辐射复合损失，实现了开路电压(VOC)1.31 V、填充因子86.4%、效率25%的顶尖性能。基于此，我们进一步制备了两端钙钛矿-硅叠层电池，获得了33.5%的稳定效率和2.02 V的高开路电压。

单结与叠层器件均表现出显著的工作稳定性：宽带隙单结电池在65°C、1个太阳光照射下(ISOS-L-2)T80寿命超过3200小时，叠层器件在相同条件下T90寿命超过1100小时。

研究亮点：

相均匀性调控新策略：首次利用三聚氰胺碘化物(MLAI)作为相均匀性调节剂，有效抑制铷合金化宽带隙钙钛矿中δ-RbPbI₃非钙钛矿相的析出，实现全膜层均匀的合金阳离子相分布。

单结性能逼近理论极限：1.68 eV宽带隙单结钙钛矿电池实现25%效率，其中VOC(1.31 V)和FF(86.4%)均达到其Shockley-Queisser极限的95%，处于该带隙范围内的国际领先水平。

叠层效率与稳定性同步突破：钙钛矿-硅叠层电池获得33.5%稳定效率(认证32.85%)和创纪录的2.02 V开路电压，并在65°C、1个太阳光下实现T90 > 1100小时的运行稳定性，为产业化推进提供重要支持。

Han, Z., Wang, Z., Xia, Z. et al. Uniform phase distribution of wide bandgap perovskite for high-performance perovskite-silicon tandem solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66480-7