贊！蘇州大學一天2篇Nature

鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池由于其超高的功率轉換效率(PCE)，已經成為下一代光伏技術的有前途的候選。然而，在反復的環境應力循環中產生的機械應力對于柔性鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池來說仍然是一個關鍵的挑戰，導致界面脫層和器件退化。

2025年11月10日，蘇州大學張曉宏、劉江、隆基綠能何博、曲銘浩、徐希翔、李振國共同通訊在Nature在線發表題為“Flexible perovskite/silicon tandem solar cell with a dual buffer layer”的研究論文，該研究提出了一種具有應力釋放機制的雙緩沖層策略，以協同減輕后續濺射沉積期間的離子轟擊，并增強界面粘附力，同時保持有效的電荷提取。通過調整原子層沉積的凈化時間而設計的疏松的SnOx緩沖層可以耗散應變能，而致密的SnOx層可以確保穩固的電接觸?；谶@種雙緩沖層，在60微米厚的超薄硅底部電池上構建的柔性串聯太陽能電池在1-cm2面積上實現了33.4%的認證PCE，在260-cm2的晶片尺寸面積上實現了29.8%的認證PCE，單位重量的功率高達1.77 W/g。

2025年11月10日，蘇州大學張曉宏、楊新波、阿卜杜拉國王科技大學Stefaan De Wolf共同通訊在Nature在線發表題為“Flexible perovskite/silicon tandem solar cells with 33.6% efficiency”的研究論文，該研究展示了一種經過認證的33.6%-30%效率的柔性鈣鈦礦/晶體硅(c-Si)串聯太陽能電池，其開路電壓(Voc)達到創紀錄的2.015 V，可與剛性電池相媲美。

柔性鈣鈦礦太陽能電池的快速發展為將光伏集成到可彎曲和可折疊的電源系統中開辟了新的途徑。雖然最先進的柔性鈣鈦礦太陽能電池已經實現了超過25%的認證效率，但它們的效率潛力仍然受到理論上的肖克利-奎塞極限的阻礙。將寬帶隙鈣鈦礦與當前主流硅電池結合可以實現更高的轉換效率，幾個小組證明效率超過32%。盡管取得了這一進步，現有技術的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池最普遍地采用被認為是剛性基板的相對較厚的硅晶片，從而限制了它們的靈活應用。超薄硅晶片結合鈍邊已被證明具有令人印象深刻的靈活性。因此，通過將這些技術整合到單片串聯配置中，仍有巨大的潛力來革新柔性光伏發電。

為了提高柔性鈣鈦礦器件的機械和環境穩定性，已經系統地探索了幾種方法，包括加入聚合物添加劑、成分優化和表面處理技術，證明了器件性能和操作耐久性方面令人鼓舞的進步。對于柔性和剛性鈣鈦礦太陽能電池來說，界面粘合是關鍵的、普遍關注的問題。然而，在柔性裝置中，在重復彎曲期間引起的動態機械應力成倍地放大了這些粘附挑戰。與通常使用蒸發接觸的單結不透明器件不同，鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池使用離子濺射來制備透明的前電極，這可以引起穿過下面的疊層的離子轟擊損傷。通過原子層沉積(ALD)制備的SnOx層在鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池中充當緩沖層，可以保護C60免受濺射損傷。

緩沖層的器件結構和特性（圖源自Nature）

在這項工作中，研究人員介紹了一種雙緩沖層接口設計，它結合了機械和電子功能。該設計采用SnOx雙層結構，首先沉積致密的SnOx，然后沉積疏松的SnOx層。致密的SnOx層通過使用長吹掃時間的近ALD生長模式獲得，確保了有效的電荷提取并最小化電阻損耗。通過使用短吹掃時間的類似化學氣相沉積(CVD)的生長模式獲得的疏松的SnOx層充當應力釋放間隔物，在隨后的濺射沉積期間重新分布應變。將這種雙緩沖層策略應用于厚度約為60微米的硅片上的輕型單片鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池，實現了約1 cm2上33.35%的認證穩定PCE。此外，首次展示了M6晶片大小的柔性疊層，其經認證的PCE為29.8%，這標志著鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池規模化制造的一個里程碑。該研究不僅推進了對ALD過程中SnOx生長的基本理解，而且提供了一種在不影響效率的情況下實現穩健高效的柔性光伏發電的途徑。

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09835-w

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09849-4