鈣鈦礦太陽能電池發展至今，已有十個年頭。如何商業化，是當今科學界和產業界普遍關注的終極命題。按照現在的趨勢來看，鈣鈦礦電池商業化的第一步，還是要和老霸主合作，硅-鈣鈦礦疊層鈣鈦礦電池應該會首先實現突破。2020年3月6日，Science在線報道了2篇研究論文，報道了硅-鈣鈦礦疊層鈣鈦礦電池的最新進展。一篇來自多倫多大學Edward H. Sargent 和阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf團隊，報道了將溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與完全紋理化的硅異質結底部電池相結合的雙疊層電池。另一篇來自科羅拉多大學Michael D. McGehee和徐集賢（中科大）團隊，使用三鹵化物合金（氯，溴，碘）可有效地形成1.67電子伏特寬帶隙鈣鈦礦頂部電池，以調整帶隙并穩定半導體在光照下的情況。下面，我們對2篇文章作簡要介紹，希望對相關領域研究人員有所啟發。1. Science：25.7%效率！高效鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池堆疊具有較小帶隙的太陽能電池以形成雙結膜，這有可能克服光伏電池的單結Shockley-Queisser極限。固溶鈣鈦礦的快速發展帶來了鈣鈦礦單結效率超過25％。但是，該工藝尚未能夠與行業相關的紋理化晶體硅太陽能電池進行單片集成。有鑒于此，多倫多大學Edward H. Sargent 和阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf團隊報道了將溶液處理的微米級鈣鈦礦頂部電池與完全紋理化的硅異質結底部電池相結合的雙疊層電池。
1）為了克服微米級鈣鈦礦中電荷收集的挑戰，研究團隊將硅錐體底部的耗盡寬度增加了三倍。此外，通過將自限鈍化劑（1-丁硫醇）錨固在鈣鈦礦表面上，作者增加了擴散長度并進一步抑制了相偏析。2）這些綜合的增強功能使鈣鈦礦硅串聯太陽能電池的獨立認證效率達到了25.7％。在85°C下進行400小時的熱穩定性測試后以及在40°C下在最大功率點跟蹤400小時后，其性能損失可忽略不計。
Yi Hou et al. Efficient tandem solar cells with solution-processed perovskite on textured crystalline silicon, Science, 2020.DOI: 10.1126/science.aaz3691.https://science.sciencemag.org/content/367/6482/11352. Science：27%效率！高效鈣鈦礦-硅串聯太陽能電池寬帶隙金屬鹵化物鈣鈦礦有望將半導體與串聯太陽能電池中的硅配對，以追求以低成本實現大于30％的功率轉換效率（PCE）的目標。但是，寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池從根本上受到了光致相分離和低開路電壓的限制。有鑒于此，科羅拉多大學Michael D. McGehee和中科大徐集賢團隊報道了使用三鹵化物合金（氯，溴，碘）可有效地形成1.67電子伏特寬帶隙鈣鈦礦頂部電池，以調整帶隙并穩定半導體在光照下的情況。
1）通過增加溴的碘含量來縮小晶格參數，從而提高了氯的溶解度，從而使光子的壽命和電荷的遷移率提高了2倍。即使在100陽光照射強度下，薄膜中的光誘導相偏析也得到抑制，并且在60°C的最大功率點（MPP）運行1000小時后，半透明頂部電池的降解小于4％。2）通過將這些頂部電池與硅底部電池集成在一起，在面積為1 cm2的兩端單片式串聯中實現了27％的PCE。Jixian Xu et al. Triple-halide wide–band gap perovskites with suppressed phase segregation for efficient tandems, Science, 2020.DOI: 10.1126/science.aaz5074.https://science.sciencemag.org/content/367/6482/1097
