近日，上海交通大学材料科学与工程学院、张江高等研究院未来材料创制中心陈汉研究员团队在钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池领域取得新进展，相关研究成果以“Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells With Stabilized Grain Boundaries”为题发表在Advanced Materials期刊上。上海交通大学陈汉研究员和博士后张尧为论文共同通讯作者, 硕士研究生张继祥为文章第一作者，该项研究工作得到国家自然科学基金, 国家万人计划和晶澳太阳能科技公司的支持。

半导体带隙在1.68 eV左右的卤化物钙钛矿吸收层是构建钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的关键吸收层材料。然而，这一类宽带隙钙钛矿晶格化学性质较为活跃，光照下易发生卤化物偏析，导致非辐射复合和传输损耗，严重损害光伏器件的性能与服役稳定性。在这项研究中，上海交通大学陈汉等人通过引入分子交联剂4,4'-氧双苯磺酰肼，来稳定碘溴混合钙钛矿晶格。该交联剂在薄膜生长过程中调控结晶动力学，并最终富集于晶界区域，通过与钙钛矿晶粒表面形成强相互作用来稳定化学活性边界。基于此策略，我们获得了光稳定的宽带隙钙钛矿材料，其结晶性显著提升、带尾态密度降低，同时有效抑制了卤化物偏析与晶格分解。基于此修饰策略，单结1.68 eV钙钛矿太阳能电池实现了23.48%的光电转换效率。将1.68 eV钙钛矿底电池与晶硅异质结底电池串联集成，制备的全钙钛矿叠层太阳能电池效率达到32.19%。封装器件在最大功率点连续运行1020小时后仍保持初始效率的90%。这项研究为稳定宽带隙混合卤素钙钛矿提供了简便且可规模化的解决方案，有望突破钙钛矿叠层光伏产业化部署的关键瓶颈。

论文链接：https://doi.org/10.1002/adma.202521129

图一. OBSH对钙钛矿薄膜结晶质量的影响

图二. 钙钛矿相分离稳定性表征

图三. 钙钛矿/晶硅叠层电池的性能