背接觸鈣鈦礦太陽能電池（BC-PSCs）因電極位于背側，避免了前電極的光遮擋問題，但界面電荷提取效率低和復合損失嚴重限制了其性能。本文提出雙層SnO?電子傳輸層（ETL）（納米顆粒SnO? + 溶膠凝膠 SnO?），通過優化界面能級對齊、減少缺陷態，提升電荷收集效率。美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT可以實時動態追蹤太陽能電池在當前環境下的最大功率輸出點，解決因光照/溫度變化導致的輸出功率波動問題。

電池制備與形貌證

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(a) 背接觸鈣鈦礦太陽能電池準叉指電極示意圖；(b) 采用不同ETL的BC-PSC電池結構；經光刻工藝后(c)Al?O?/Ni蒸鍍及Ni氧化后(d)鈣鈦礦沉積后(e)的截面SEM圖像

采用叉指背接觸設計：NiO?為空穴傳輸層HTL，SnO?為電子傳輸層ETL。對比三種ETL制備方案：

膠體SnO?：光刻附著力差，電極圖案化合格率低；

溶膠-凝膠SnO?：圖案保真度提升；

雙層SnO?：結合納米顆粒與溶膠-凝膠層，實現高均勻性。

AFM與SEM獲取的鈣鈦礦薄膜形貌：(a) 膠體SnO?，(b) 溶膠-凝膠SnO?，(c) 雙層SnO?

形貌控制：雙層SnO?接觸角（53.54°）適中，促進鈣鈦礦(FAPbI?)?.??( MAPbBr?)?.??大晶粒生長，而膠體 SnO?(12.72°)因過度成核導致小晶粒。

界面特性

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(a) KPFM測量的接觸電勢差（CPD）圖像 (b) 不同SnO?上的線性CPD分布；(c) 基于ETL的能帶對齊示意圖

能級對齊：KPFM顯示雙層SnO?的CPD（0.12 eV）最高，功函數（4.39 eV）與鈣鈦礦導帶匹配最優，驅動電子高效提取。

(a) C-AFM形貌圖像； (b) 形貌線性分布；(c) 暗態電流圖；(d) 光照下光電流圖；(e) 電極間光電流信號分布

光電流映射：C-AFM證實雙層SnO?平均光電流（33.67 pA）顯著高于溶膠-凝膠（26.69 pA）和膠體（14.65 pA），表明載流子擴散長度延長。

光伏性能與穩定性

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(a) J-V曲線；(b) PCE箱線圖；(c) EQE光譜及積分Jsc；(d) 光強依賴Jsc；(e) MPPT測試；(f) 穩定性測試

最優BC-PSCs的光伏參數（掃描方向：正向/反向）

J-V特性：在反向掃描中，雙層 SnO?電池最大功率轉換效率（PCE）達 4.52%，短路電流密度（Jsc）為 12.18mA/cm2，開路電壓（Voc）0.82V；膠體 SnO?電池PCE 僅 2.39%，溶膠 - 凝膠 SnO?電池PCE 約 3.68%。

外部量子效率EQE：雙層 SnO?電池EQE 最高，積分 Jsc 值 11.36，表明其光響應和電荷傳輸更高效。

穩定性：在最大功率點跟蹤MPPT測試中，雙層 SnO?電池穩定性優于另外兩種。在氬氣環境下，所有電池 100 多天內效率無明顯衰減，且雙層 SnO?始終保持最高效率。

背接觸鈣鈦礦太陽能電池（BC-PSCs）因電極位于背側，避免了前電極的光遮擋問題，但界面電荷提取效率低和復合損失嚴重限制了其性能。提出雙層SnO?電子傳輸層 （ ETL ）（納米顆粒SnO? + 溶膠凝膠SnO?），通過優化界面能級對齊、減少缺陷態，提升電荷收集效率。MPPT維持率＞95%（1000小時），驗證雙層SnO?的界面工程顯著提升了運行穩定性。

鈣鈦礦最大功率點追蹤 MPPT

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鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT采用A+AA+級LED太陽光模擬器作為老化光源，以其先進的技術和多功能設計，為鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了強有力的支持。

• 光源等級：A+AA+，光譜匹配度A+級，均勻性A級，長時間穩定性A+級
• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）
• 光強可調節: 0.2-1.5sun，以0.1sun為步進可依次調節
• 功率獨立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試 MPPT不僅是性能驗證工具，更是揭示材料動態退化機制、驅動界面工程優化的決策依據。本篇中雙層SnO?在MPPT測試中的卓越表現，是其作為高效穩定BC-PSCs傳輸層核心價值的關鍵證明。

原文參考：Interface engineering for efficient and stable back-contact perovskite solar cells