Science疊層電池新策略：交聯(lián)分子接觸層實(shí)現(xiàn)效率>34%、1200小時(shí)高溫衰減<4%

單片鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池突破了單結(jié)太陽能電池的功率轉(zhuǎn)換效率極限，但其運(yùn)行穩(wěn)定性仍面臨挑戰(zhàn)。

電子科技大學(xué)羅軍生、賈春陽、新加坡國立大魏明楊學(xué)和So Min Park等人發(fā)現(xiàn)填充因子下降是當(dāng)前先進(jìn)疊層結(jié)構(gòu)中的關(guān)鍵性能損失模式。廣泛使用的空穴選擇性分子接觸層雖能提升疊層電池性能，但在高溫下會(huì)發(fā)生熱降解，損害電荷傳輸。在高溫條件下，傳統(tǒng)單體接觸層的電阻因熱誘導(dǎo)無序性增加約六倍。為穩(wěn)定界面結(jié)構(gòu)，我們引入基于希夫堿鍵原位合成的交聯(lián)分子接觸層。

采用該策略的1平方厘米鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池實(shí)現(xiàn)了超過34%的功率轉(zhuǎn)換效率（認(rèn)證效率33.61%），并且三個(gè)獨(dú)立器件在65°C、AM 1.5G光照下、經(jīng)過約1200小時(shí)的最大功率點(diǎn)跟蹤運(yùn)行后，仍能保持其初始性能的96.2 ± 1.7%。

研究亮點(diǎn)：

1. 揭示關(guān)鍵降解機(jī)制：首次明確指出鈣鈦礦/硅疊層電池性能衰減的主要原因是空穴選擇性分子接觸層（SAMs）的熱致無序化導(dǎo)致的填充因子（FF）下降，而非傳統(tǒng)認(rèn)為的鈣鈦礦體相降解。

2. 創(chuàng)新性交聯(lián)策略：設(shè)計(jì)并利用希夫堿反應(yīng)，在界面原位構(gòu)建共價(jià)交聯(lián)的分子接觸層（CL-SAMs），顯著增強(qiáng)了界面層的熱穩(wěn)定性和電荷傳輸能力。

3. 實(shí)現(xiàn)效率與穩(wěn)定性協(xié)同提升：基于該策略的1 cm2疊層電池獲得了超過34%的效率（認(rèn)證33.61%），并在65°C高溫下連續(xù)運(yùn)行1200小時(shí)后仍保持96%以上的初始效率，展現(xiàn)了卓越的操作穩(wěn)定性。

Boxue Zhang et al. ,A cross-linked molecular contact for stable operation of perovskite/silicon tandem solar cells.Science390,837-842(2025).

DOI:10.1126/science.ady6874

https://www.science.org/doi/10.1126/science.ady6874

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