Nat Commun：效率突破30%！復合中間復合層的高效鈣鈦礦/Cu(In,Ga)Se?串聯太陽能電池

單片鈣鈦礦/Cu(In,Ga)Se?（CIGS）串聯太陽能電池在串聯構型中具有獨特優勢，包括理想的帶隙配對、全薄膜結構、優異的抗輻射能力和出色的穩定性。然而，其效率與穩定性仍面臨挑戰，尤其是在連接兩個子電池的中間復合層（IRL）方面。

本研究武漢大學李建民、王勝、龔俊波和肖旭東等人通過開發一種由Al:ZnO/Au/NiOx/[4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)丁基]膦酸（4PADCB）組成的復合結構IRL，有效解決了上述問題。該混合NiOx/4PADCB空穴傳輸層增強了界面缺陷鈍化、優化了能帶對齊并提升了少數載流子提取效率，而超薄Au層則顯著提高了多數載流子的復合速率。經過優化設計的串聯器件在0.51 cm2面積上實現了28.04%的轉換效率，在0.15 cm2面積上更是達到30.71%（經外部機構驗證為30.1%），并具備80.9%的極高填充因子，同時表現出優異的光穩定性和熱穩定性。

這項工作使單片鈣鈦礦/CIGS串聯電池與領先的鈣鈦礦/硅（34.9%）和鈣鈦礦/鈣鈦礦（30.1%）技術相媲美，為下一代光伏技術提供了可擴展、多功能的框架。

研究亮點：

1. 效率突破：研制出效率超過30%的單片鈣鈦礦/CIGS串聯太陽能電池（小面積30.71%，大面積28.04%），創造了該體系的新紀錄，顯著縮小了與鈣鈦礦/硅串聯電池的效率差距。

2. 復合中間層設計：創新性地構建了AZO/Au/NiOx/4PADCB復合中間復合層，兼具缺陷鈍化、能帶調控與高效載流子復合功能，解決了長期困擾該體系的界面復合與漏電問題。

3. 高穩定性：器件在光、熱條件下均表現出優異的穩定性，未封裝器件在氮氣中室溫存儲6600小時后仍保持98.7%的初始效率，為其實際應用奠定了基礎。

Li, W., Zhang, J., Zeng, L. et al. Efficient perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells with a composite intermediate recombination layer. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67350-y

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