鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池因其高功率轉換效率（PCE）而備受關注。然而，n-i-p結構的鈣鈦礦/硅串聯電池在空穴傳輸層（HTL）方面存在光學缺陷和內在不穩定性問題，限制了其進一步發展。本文提出了一種簡約的透明空穴選擇性接觸層，通過將可交聯的p型小分子集成到反溶劑中，實現了鈣鈦礦的原位封裝，顯著提高了電池的效率和穩定性。

n-i-p結構與p-i-n結構：鈣鈦礦太陽能電池通常采用n-i-p（電子傳輸層ETL先沉積）或p-i-n（空穴傳輸層HTL先沉積）兩種結構。n-i-p結構的單結鈣鈦礦太陽能電池效率記錄大多在2024年之前實現，而最高效的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池大多采用p-i-n結構。

內部封裝策略——內部封裝的實現方法

鈣鈦礦薄膜的旋涂過程中，將VNPB添加到氯苯反溶劑中。

通過150°C的熱處理，觸發VNPB分子中苯乙烯基團的交聯反應，形成一層致密的封裝層。

封裝層不僅保護鈣鈦礦免受外部應力（如濕度、熱和紫外光）的影響，還通過形成梯度異質結（GHJ）優化了載流子傳輸路徑。內部封裝策略——封裝層的影響

內部封裝對鈣鈦礦薄膜形成的影響

SEM和光學顯微鏡分析：對照組的鈣鈦礦薄膜表面光滑，但存在明顯的PbI?殘留和清晰的晶界；封裝組的鈣鈦礦薄膜表面形成高密度的褶皺結構，晶界模糊且無明顯的PbI?殘留，表明VNPB添加劑在結晶過程中被排擠到晶界和表面，形成了均勻的封裝層。

結晶性提升：封裝組的鈣鈦礦薄膜顯示出更高的結晶度，晶粒尺寸從310 nm增加到510 nm。封裝組的鈣鈦礦薄膜具有更窄的（100）峰半高寬和更高的（100）/PbI?峰強度比，進一步證實了其結晶性的提升。

TOF-SIMS和XPS深度剖面分析：VNPB封裝層在鈣鈦礦表面形成了梯度分布，與鈣鈦礦層有明顯的空間重疊。XPS深度剖面分析進一步證實了封裝層的梯度分布，表明其與鈣鈦礦形成了梯度異質結。防水性和熱穩定性：封裝組的鈣鈦礦薄膜表現出更高的水接觸角，表明其具有優異的防水性。熱穩定性測試顯示，封裝組的鈣鈦礦薄膜在85°C下經過1000小時后仍保持較高的結晶度，表明其具有優異的熱穩定性。紫外穩定性：封裝組的鈣鈦礦薄膜在紫外光照下表現出更高的穩定性，表明VNPB封裝層有效抑制了紫外光引起的降解。載流子動力學

簡約空穴選擇性接觸層中的載流子動力學

穩態光致發光（PL）光譜：封裝組的PL強度顯著降低，表明VNPB封裝層有效促進了載流子從鈣鈦礦到封裝層的轉移，顯著提高了鈣鈦礦的載流子提取效率。超快瞬態吸收（TA）光譜：封裝組的TA光譜顯示，GSB信號藍移且衰減時間縮短，表明VNPB封裝層顯著提高了空穴提取效率。封裝層對空穴提取的促進作用，表明封裝層能夠有效減少非輻射復合。紫外光電子能譜（UPS）分析：封裝組的價帶最大值（VBM）向高能方向移動，表明VNPB封裝層優化了鈣鈦礦表面的能帶對齊。加MoO?緩沖層后，鈣鈦礦表面的功函數（WF）進一步增加，表明MoO?的引入形成了p型表面，進一步提高了空穴選擇性。單結和串聯電池的性能

單結鈣鈦礦太陽能電池的光伏性能和穩定性

J-V曲線顯示，封裝后的電池實現了19.6%的穩定PCE，顯著高于未封裝的對照組。

雙面電池的EQE曲線和反射率曲線顯示，高透明度的原位鈍化觸點和較薄的IZO后電極顯著降低了反射率，提高了后照模式下的光吸收效率。這種設計優化了雙面電池的性能，實現了高達101.4%的雙面性，創下了新紀錄。

穩定性測試表明，封裝后的電池在熱、紫外和操作穩定性方面均有顯著提升。

鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的光伏性能和穩定性

J-V曲線顯示，串聯電池獲得了29.2%的認證效率（穩定效率為28.9%），這是n-i-p結構鈣鈦礦/硅串聯電池中的最高認證效率。

外量子效率（EQE）光譜顯示，顯示出良好的光譜匹配，表明簡約接觸層優化了光吸收和載流子收集效率，封裝層顯著提高了電池的光電流響應。

長期穩定性測試表明，封裝后的串聯電池在連續運行177小時后保持了96.1%的初始效率，顯著優于傳統HTL的電池。

綜上所述，本研究通過將可交聯的p型小分子VNPB集成到反溶劑中，成功構建了一種高效、透明且穩定的空穴選擇性接觸層。這種簡約的內部封裝策略不僅顯著提高了鈣鈦礦薄膜的結晶性和穩定性，還減少了非輻射復合，實現了19.6%的穩定效率，雙面電池展示了101.4%的創紀錄雙面性，而單片鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池更是達到了29.2%的認證效率，刷新了n-i-p結構鈣鈦礦/硅串聯電池的效率紀錄。美能QE量子效率測試儀

美能QE量子效率測試儀可以用來測量太陽能電池的光譜響應，并通過其量子效率來診斷太陽能電池存在的光譜響應偏低區域問題。它具有普遍的兼容性、廣闊的光譜測量范圍、測試的準確性和可追溯性等優勢。

• 兼容所有太陽能電池類型，滿足多種測試需求

• 光譜范圍可達300-2500nm，并提供特殊化定制

氙燈+鹵素燈雙光源結構，保證光源穩定性

在研究過程中，美能QE量子效率測試儀可以對電池的光電性能進行了精確表征。測試結果顯示，封裝組的鈣鈦礦太陽能電池在可見光和近紅外范圍內的外量子效率（EQE）顯著提升，充分驗證了封裝層的高透明性和優異的光學性能。

原文出處：Hole-selective Transparent In Situ Passivation Contacts for Efficient and Stable n–i–p Graded Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells

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