基于反式钙钛矿太阳能电池的三结叠层太阳能电池研究.pdfVIP

摘要

摘要

钙钛矿材料具有光吸收系数高、带隙可调、制备方法灵活多样等优点，在高

效叠层太阳能电池领域展现出巨大的应用潜力。近年来，钙钛矿/晶硅双结叠层电

池的效率快速提升，必威体育精装版认证效率达33.9%。目前钙钛矿/晶硅叠层电池主要聚焦

在双结器件，钙钛矿/钙钛矿/晶硅三结叠层器件的研究相对较少。相较于双结叠

层电池45%的效率极限，三结叠层电池具有51%的理论效率，显示出更高的效率

提升潜力。但由于三结叠层电池的功能层数多、表界面复杂等因素，造成三结叠

层电池制备难度大、效率低，因而针对三结叠层电池的研究实际尚处于起步阶段；

一方面，三结叠层电池中的子电池的电流密度不匹配，使得三结叠层电池的效率

偏低。另一方面，三结叠层电池的宽带隙钙钛矿为离子晶体结构，光致离子迁移

导致的卤素相分离问题严重，分离的富碘（I）相和富溴（Br）相容易形成载流子

复合中心，降低器件的光电性能。因此，如何解决上述问题，提升三结叠层电池

效率是目前亟待解决的关键科学问题。

本论文围绕钙钛矿/钙钛矿/晶硅三结叠层太阳能电池器件。首先针对中间带

隙钙钛矿的结晶质量差、电流密度低等问题，利用CsI调控了钙钛矿的结晶，抑

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制非活性相产生，减少载流子的非辐射复合，制备出电流密度为24.2mA/cm，且

效率超过20%的中间带隙钙钛矿电池。其次，针对宽带隙钙钛矿卤素相分离和开

-+

路电压损失严重的问题，利用Cl、Rb协同调控钙钛矿体相晶格的策略，提高了

宽带隙钙钛矿光照、湿热稳定性，抑制了载流子的体相复合，获得了开路电压为

1.34V、效率为13.5%的宽带隙钙钛矿电池。

基于上述研究，本论文优化了三结叠层电池子电池之间的电流匹配；研究了

中间带隙钙钛矿及顶层宽带隙钙钛矿电池之间的中间复合层的结构与制备工艺，

解决了叠层电池制备过程中的溶液渗透与腐蚀的问题，实现了钙钛矿/钙钛矿/晶

硅结构的有效堆叠；获得了开路电压为2.82V、效率为22.3%的三结叠层电池，

该器件在最大功率点持续工作100仍然保持最初效率的80%。本论文验证了钙

钛矿材料在构建三结叠层电池上的可行性，为钙钛矿基多结叠层电池的发展提供

了理论支撑。

关键词：三结叠层电池，电流匹配，宽带隙钙钛矿太阳能电池，卤素相分离

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ABSTRACT

ABSTRACT

Withtheadvantagesofhighlightabsorptionefficient,adjustablebandgapand

flexiblepreparationmethods,perovskitematerialshaveshowngreatpotentialfor

applicationinthefieldofhig-efficiencytandemsolarcells.Inrecentyears,the

efficiencyofperovskite/crystallinesilicondouble-junctiontandemsolarcellshasbeen

rapidlyincreased,andthelatestcertifiedefficiencyhasreached33.9%.Recently,

perovskite/crystallinesilicontandemsolarcellsaremainlyfocusedondouble-junction

tandemsolarcells,andresearchonp