蔣琦&游經碧Nat Commun：寬帶隙鈣鈦礦相均勻分布助力高性能鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池

金屬鹵化物鈣鈦礦-硅疊層太陽能電池為突破單結器件的效率極限提供了有前景的路徑，其中寬帶隙（WBG）鈣鈦礦頂電池的優化仍是關鍵。

本文中國科學院半導體研究所蔣琦和游經碧等人通過在銣合金化鈣鈦礦組分中引入三聚氰胺碘化物（MLAI）添加劑，抑制了薄膜相分離與非均勻性，并提升了載流子遷移率。優化后的1.68 eV寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池展現出優異的電荷傳輸性能和極低的非輻射復合損失，實現了開路電壓（VOC）1.31 V、填充因子86.4%、效率25%的頂尖性能。基于此，我們進一步制備了兩端鈣鈦礦-硅疊層電池，獲得了33.5%的穩定效率和2.02 V的高開路電壓。

單結與疊層器件均表現出顯著的工作穩定性：寬帶隙單結電池在65°C、1個太陽光照射下（ISOS-L-2）T80壽命超過3200小時，疊層器件在相同條件下T90壽命超過1100小時。

研究亮點：

1. 相均勻性調控新策略：首次利用三聚氰胺碘化物（MLAI）作為相均勻性調節劑，有效抑制銣合金化寬帶隙鈣鈦礦中δ-RbPbI?非鈣鈦礦相的析出，實現全膜層均勻的合金陽離子相分布。

2. 單結性能逼近理論極限：1.68 eV寬帶隙單結鈣鈦礦電池實現25%效率，其中VOC（1.31 V）和FF（86.4%）均達到其Shockley-Queisser極限的95%，處于該帶隙范圍內的國際領先水平。

3. 疊層效率與穩定性同步突破：鈣鈦礦-硅疊層電池獲得33.5%穩定效率（認證32.85%）和創紀錄的2.02 V開路電壓，并在65°C、1個太陽光下實現T90 > 1100小時的運行穩定性，為產業化推進提供重要支持。

Han, Z., Wang, Z., Xia, Z. et al. Uniform phase distribution of wide bandgap perovskite for high-performance perovskite-silicon tandem solar cells. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-66480-7

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