鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池是突破單結太陽能電池理論效率極限、實現低成本高效光伏技術的核心路徑之一。然而，其產業化面臨一個關鍵挑戰：高性能寬帶隙鈣鈦礦頂電池的制備通常需要嚴格控制的惰性氣氛（如手套箱），這與低成本、大規模的環境空氣制備工藝相矛盾。環境空氣中的水分會嚴重干擾鈣鈦礦的結晶過程，并引發材料降解，導致器件效率與穩定性大幅下降。美能鈣鈦礦復合式MPPT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。

針對這一難題，本研究創新性地提出了一種“濕膜干預”策略。該策略的核心是在鈣鈦礦薄膜形成的中間階段，即有機鹽溶液涂布在無機骨架上形成“濕膜”后：立即引入一種功能性分子，以精確調控后續的結晶行為，并抵抗環境水分的不利影響。

策略核心：雙功能分子nBASCN

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A混合順序沉積工藝及濕膜干預策略示意圖B不同烷基鏈長的烷基銨硫氰酸鹽分子結構C對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預后鈣鈦礦薄膜的俯視SEM圖像D對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預后鈣鈦礦薄膜的衍射峰半高寬（FWHM）及鈣鈦礦（100）峰與PbI?峰強度比E對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預后鈣鈦礦單結器件的平均功率轉換效率

A 對照組與nBASCN干預鈣鈦礦薄膜在不同退火時間下的XRD圖譜，B 有無nBASCN干預下鈣鈦礦薄膜演化過程示意圖C nBASCN原料、nBASCN干預濕膜及最終薄膜的FTIR光譜，D nBASCN干預濕膜與最終薄膜的1H NMR譜圖E 沉積于ITO-NiO?/SAM襯底上的nBASCN干預薄膜的ToF-SIMS深度分布，F 對照組與nBASCN干預鈣鈦礦薄膜的Pb元素XPS譜圖

經過系統篩選，研究團隊發現硫氰酸正丁銨（nBASCN）是實現該策略的理想添加劑。它發揮雙重作用：

結晶調控端 (SCN?)：硫氰酸根離子能有效促進鈣鈦礦晶粒的二次生長和結晶度提升，并引導形成更利于電荷傳輸的晶體取向。

防護與鈍化端 (nBA?)：正丁銨陽離子具有一定的疏水性，能在濕膜表面形成一層動態、可揮發的保護層，抑制水分滲透。在后續熱處理中，部分nBA?能揮發，而殘留的部分可以填充鈣鈦礦晶格表面的缺陷（空位），鈍化非輻射復合中心，改善界面電荷提取。

作用機制：解耦與協同

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A 沉積于裸玻璃上的對照組與nBASCN干預鈣鈦礦薄膜的穩態PL譜，B 對照組與nBASCN干預鈣鈦礦薄膜的TRPL譜圖，C 鈣鈦礦/C??堆疊結構的TRPL譜圖，D 鈣鈦礦薄膜的KPFM圖像及表面電勢統計分布，E 有無nBASCN濕膜干預的鈣鈦礦薄膜能級示意圖

傳統的添加劑直接混入前驅體溶液，其結晶促進效應在環境濕度下會變得過快且不可控。本研究的“濕膜干預”巧妙地將“有機鹽擴散”與“鈣鈦礦結晶”兩個過程解耦。首先，利用氯化甲基銨（MACl）等添加劑確保有機鹽在濕膜中充分、均勻地擴散。隨后，再通過nBASCN的SCN?專門調控結晶步驟，從而實現了在環境空氣中依然可控、均勻的高質量結晶。

卓越的性能表現

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A–D對照組與nBASCN干預器件的光伏參數統計分布，E冠軍不透明器件（1.044 cm2）的J-V曲線，F冠軍器件的EQE譜，G冠軍器件在MPP的穩態功率輸出，H從純鈣鈦礦、HTL/鈣鈦礦及HTL/鈣鈦礦/ETL結構的PL譜提取的準費米能級分裂（QFLS）值，I器件的FF損失分析，J器件的功率損失分析

該策略帶來了顯著的器件性能提升：

小面積單結器件（~1 cm2）：效率從約19 %提升至20.22 %。

小面積疊層器件（1.1664 cm2）：在環境空氣中制備的器件獲得了30.71 %的實驗室測試效率，并獲得了30.51 %的第三方認證效率，這是當時空氣中制備鈣鈦礦/硅疊層電池的最高紀錄之一。

大面積疊層器件（16 cm2）：采用與工業化生產兼容的狹縫涂布技術，實現了29.09 %的高效率，證明了其卓越的可擴展性。

增強的環境穩定性

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A 鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池結構示意圖，B nBASCN干預疊層器件的截面SEM圖像，C, D 化學拋光SHJ的俯視SEM圖像（C）與截面SEM圖像（D），E 冠軍疊層器件的J-V曲線，F 冠軍疊層器件的EQE譜，G 冠軍疊層器件在MPP的穩態功率輸出，H 冠軍nBASCN干預疊層器件的J-V曲線，I 冠軍nBASCN干預疊層器件的EQE譜

得益于nBA?帶來的疏水性與表面缺陷鈍化，采用nBASCN濕膜干預策略制備的器件展現出更強的環境魯棒性：

在50%相對濕度下存放480小時，未封裝器件能保持初始效率的90%以上。

在85℃高溫下老化500余小時，仍能保持近90%的初始效率。

在氮氣環境中長期存儲近3000小時，效率無顯著衰減。

本研究不僅提供了一種高效、穩定的空氣制備鈣鈦礦/硅疊層電池的具體方案，更提出了一種通用的結晶工程思路：“濕膜干預”。它突破了“添加劑必須摻入前驅體”的傳統思維，為在復雜環境條件下（如波動濕度）調控鈣鈦礦及其他類似材料的結晶提供了新范式。這項工作極大推動了鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池從實驗室走向產業化制造的進程，為下一代低成本、高效率光伏技術的商業化鋪平了道路。

鈣鈦礦復合式MPPT測試儀

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美能鈣鈦礦復合式MPPT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，光源壽命10000h+，真實還原各場景實際光照條件

可選配恒溫恒濕箱，滿足IS0S標準

多型號電子負載可選，多通道獨立運行

不同波段光譜輸出可調：350-400nm/400-750nm/750-1150nm均獨立可控

美能鈣鈦礦復合式MPPT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：Scalable ambient fabrication of perovskite/silicon tandem solar cells via wet-film intervention

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