近年來，鈣鈦礦基疊層太陽能電池因理論效率高于單結電池受關注，其中寬禁帶（>1.8 eV）鈣鈦礦是提升鈣鈦礦/有機疊層性能的關鍵，針對傳統溶液法使用有毒溶劑且難以規模化的問題，本研究采用綠色、可擴展的真空輔助混合沉積工藝，并引入PACI添加劑，有效調控了鈣鈦礦的面內堆疊行為，顯著提高了晶體質量和載流子傳輸性能。美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試儀采用AAA級LED太陽光模擬器作為老化光源，可通過多種方式對電池進行控溫并控制電池所處的環境氛圍，進行長期的穩定性能測試。

基于該工藝制備的單結寬禁帶鈣鈦礦電池效率達到17.48%，開路電壓超過1.315 V；進一步構建的兩端鈣鈦礦/有機疊層電池效率提升至26.46%（認證效率25.82%），并在400小時連續運行后仍保持90%的初始效率，表現出優異的穩定性。目前，混合沉積技術已在鈣鈦礦/硅疊層中實現超過32%的效率，且大面積組件效率達26.3%，充分體現了該方法對疊層電池產業化發展的推動價值。

薄膜的制備與晶體結構調控

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a制備過程示意圖；b對照組和 c 目標組薄膜的截面SEM圖像；退火過程中 d 對照組和 e 目標組WBG鈣鈦礦薄膜（100）晶面的原位同步輻射GIWAXS圖；f 退火后對照組和 g 目標組薄膜的GIWAXS圖；h PA分子在（100）和（110）晶面上的計算結合能；i 退火過程中晶體生長示意圖

采用三源（PbI?、PbBr?、CsBr）共蒸結合溶液旋涂的混合工藝制備鈣鈦礦薄膜，通過在有機陽離子溶液中添加10 mol%的PACI調控晶體生長。SEM顯示目標組薄膜顯示出更好的晶粒質量和更少的垂直方向晶界。XRD分析表明兩組均形成良好的鈣鈦礦相，但目標組的（100）和（200）晶面織構系數更高（2.44 vs. 2.32），表明晶體取向性增強。原位GIWAXS進一步觀察到，PACI的引入引導（100）晶面在退火過程中逐漸形成高度有序的面朝上堆疊結構，而對照組則始終保持無序狀態。這種取向生長有利于減少晶界和缺陷，促進載流子傳輸。

為探究PACI的作用機制，1H NMR分析發現PACI在高溫退火后從薄膜中逸出，表明其作為臨時模板劑發揮作用。DFT計算揭示PACI中的PA分子與鈣鈦礦（100）面的結合能（-1.09 eV）高于（110）面（-0.88 eV），從而優先吸附并引導（100）晶面朝外生長。

光學特性與載流子動力學

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a對照組和目標組鈣鈦礦薄膜的PL光譜;b 共聚焦PL映射圖和 c TRPL測試結果;d對照組和g目標組薄膜的AFM形貌圖及相應的TP-AFM掃描區域標記（紅色框，100 × 100 nm2）;e對照組和h目標組薄膜的TPV載流子復合壽命映射圖;f 對照組和 i 目標組薄膜的擴散長度映射圖

光致發光（PL）光譜顯示添加PACI的目標組薄膜的PL強度顯著增強，共聚焦PL映射圖顯示其發光均勻性更好，時間分辨PL（TRPL）顯示載流子壽命延長。空間電荷限制電流（SCLC）測試表明，目標組的缺陷態密度從對照組的0.86×101? cm?3降至0.65 × 101? cm?3。

通過瞬態光響應原子力顯微鏡（TP-AFM）對納米尺度的載流子動力學進行映射。結果表明，目標組在晶粒和晶界區域的復合壽命均延長，傳輸時間縮短。統計分析顯示，目標組中擴散長度（LD）超過233 nm的載流子比例從43.7%（對照組）提升至66.8%，增幅超過20%。證實了PACI通過優化結晶質量和取向，有效提升了載流子的提取和傳輸效率。此外，目標組薄膜在空氣中的相穩定性也得到顯著提升。

單結 WBG 鈣鈦礦電池的性能

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a 電流密度-電壓曲線;b 最大功率點（MPP）跟蹤;c EQE曲線及積分電流密度;d-g 不同PACI濃度對電池性能參數（PCE, Voc, Jsc, FF）的影響統計箱線圖

基于優化后的薄膜，制備了單結鈣鈦礦太陽能電池（結構：Glass / ITO / Me-4PACz / Perovskite / C?? / SnO? / Ag）。目標組最優電池實現了17.48%的光電轉換效率（PCE），Voc高達1.315 V，FF為82.33 %，Jsc為16.14 mA/cm2，各項參數均優于對照組（16.64%）。最大功率點跟蹤（MPPT）驗證了電池的輸出穩定性。外量子效率（EQE）積分電流與J-V測試結果一致。高分辨率EQE分析顯示，目標組的Urbach能量（Eu）降至19.59 meV （對照組 20.15 meV），表明薄膜的子帶隙缺陷態減少，材料有序性得到提升。

鈣鈦礦 / 有機疊層電池的性能

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a電池的截面SEM圖像;b J-V曲線（活性面積 = 0.05 cm2）;c 16個疊層電池效率的統計分布;d EQE曲線及各自的積分電流密度;e 由SIMIT認證的器件J-V曲線;f 近三年來報道的鈣鈦礦/有機疊層電池效率總結;g 最大功率點（MPP）跟蹤穩定性測試（ISOS-L-1協議）

將1.84 eV鈣鈦礦作為前電池，與窄帶隙（1.38 eV）有機子電池（PM6:Y18體系）集成，制備了兩端單片鈣鈦礦/有機疊層電池（結構：ITO / Me-4PACz / Perovskite / C?? / SnO? / ITO / MoO? / Organic / PDINN / Ag）。最優疊層電池實現了26.46 %的效率，Voc高達2.120 V，FF為82.08%，Jsc為15.21 mA/cm2，且16個電池的效率分布集中，表現出良好重復性。EQE測試顯示兩個子電池的積分電流密度高度匹配（鈣鈦礦: 14.97 mA/cm2; 有機: 14.93 mA/cm2），證實了良好的電流平衡，該結果經第三方獨立認證（SIMIT），認證效率達25.82%，是當前已報道的鈣鈦礦/有機疊層電池的最高效率之一。在ISOS-L-1測試協議下，封裝后的疊層電池連續運行400小時后，仍能保持90%的初始效率，展現了優異的運行穩定性。

本研究成功實現了 1.84 eV 鈣鈦礦的混合沉積，為 WBG 鈣鈦礦的綠色制備提供了可持續方案。通過添加PACl，有效調控了陽離子與鹵化鉛的相互作用，實現了（100）晶面的主導面朝上堆疊生長。該疊層電池在 ISOS-L-1 協議下經 400 h MPPT 測試后，仍保持初始效率的 90%，穩定性優異。本研究為鈣鈦礦基疊層太陽能電池的規模化發展提供了切實可行的設計思路。

鈣鈦礦最大功率點追蹤測試儀

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鈣鈦礦最大功率點追蹤測試儀采用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。 3A+光源，真實還原各場景實際光照條件

配恒溫恒濕箱，滿足IS0S標準

多型號電子負載可選，多通道獨立運行

未封裝器件配氮氣夾具，防水氧侵蝕

美能鈣鈦礦最大功率點追蹤測試儀主要應用于成品鈣鈦礦單結，疊層成品電池穩定性測試。由于鈣鈦礦電池的輸出特性易受光照、溫度等環境因素影響，其最大功率點會頻繁波動。MPPT控制器通過實時追蹤并鎖定最大功率點，能確保系統始終以最優功率輸出。這不僅能最大化發電量，還能提升整個光伏系統的工作穩定性和經濟性。

原文參考：Regulating wide-bandgap perovskite face-on stacking in hybrid-deposited perovskite/organic tandem solar cells

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