鈣鈦礦/硅串聯(lián)

太陽(yáng)能電池在功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)方面最近取得了顯著進(jìn)展，但鈣鈦礦層的旋涂法面臨著巨大的可擴(kuò)展性挑戰(zhàn)，量產(chǎn)受限。研究團(tuán)隊(duì)通過(guò)優(yōu)化1.66 eV寬帶隙鈣鈦礦，使用刀片涂層技術(shù)，將鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池達(dá)到了31.2%的認(rèn)證功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。刀片涂層疊層太陽(yáng)能電池在連續(xù)照明1-sun MPPT下保持T80超過(guò)1700小時(shí)，展示了穩(wěn)定性和可制造性。

2D-n型薄膜及其混合維度分布

2D-n薄膜的能級(jí)調(diào)控與混合維度特性

結(jié)構(gòu)維度與組成相關(guān)：圖中可以清晰看到隨著n值的變化，PEA-基 2D 結(jié)構(gòu)發(fā)生明顯改變，化學(xué)組成從n＝1時(shí)的逐漸演變?yōu)镻EA2PЫ4更復(fù)雜的形式，這體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)維度和化學(xué)組成之間的緊密聯(lián)系。

混合維度特性：通過(guò)PL 發(fā)射曲線可知，2D - n 薄膜存在混合維度物種，這意味著在實(shí)際制備過(guò)程中很難獲得單一維度的理想結(jié)構(gòu)，這種混合維度特性可能對(duì)薄膜的光學(xué)和電學(xué)性能產(chǎn)生復(fù)雜的影響。

能帶排列規(guī)律：2D-n薄膜的能帶結(jié)構(gòu)隨著值變化而有規(guī)律地改變，且與控制3D刀片涂層鈣鈦礦和 ITO/SAM 的能帶存在特定的對(duì)齊關(guān)系。這種能帶排列規(guī)律對(duì)于理解電荷在不同結(jié)構(gòu)間的傳輸機(jī)制至關(guān)重要，為優(yōu)化電池性能提供了理論依據(jù)。

PL 發(fā)射強(qiáng)度差異：不同值的物種在 PL 發(fā)射強(qiáng)度上存在差異。這可能是由于不同的結(jié)構(gòu)維度和化學(xué)組成導(dǎo)致了不同的電子態(tài)密度和躍遷幾率，從而影響了光致發(fā)光的強(qiáng)度。通過(guò)調(diào)整2D鈣鈦礦薄膜的維度，可以優(yōu)化與3D鈣鈦礦層的能量對(duì)齊，從而提高電荷提取和太陽(yáng)能電池的整體性能。

2D-n/3D薄膜的光致發(fā)光特性與界面驗(yàn)證

底部界?的?維n型薄膜

2D層的存在：通過(guò)HR-STEM圖像確認(rèn)了2D鈣鈦礦層在埋藏界面的存在，這表明在刀片涂層過(guò)程中，2D層在一定程度上得以保留。

PLQY值的提升：2D-3/3D薄膜展現(xiàn)出最高的PLQY值，這可能與更好的電荷提取效率和/或更低的非輻射復(fù)合損失有關(guān)。

界面工程的影響：2D層的引入和優(yōu)化可以顯著影響鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的性能，特別是在提高光致發(fā)光量子產(chǎn)率方面。

2D層的穩(wěn)定性：盡管在刀片涂層過(guò)程中可能會(huì)發(fā)生部分2D層的溶解和再結(jié)晶，但這些結(jié)果表明，適當(dāng)?shù)?D層可以為3D鈣鈦礦層提供一個(gè)穩(wěn)定的界面，從而提高整體電池性能。

2D-n層在單結(jié)p-i-n電池中的集成效果

集成2D-n層對(duì)單結(jié)p-i-n電池性能的影響

2D層的優(yōu)化：引入2D層，特別是2D-3層，可以顯著提高單結(jié)p-i-n電池的性能，這主要是通過(guò)改善空穴提取和減少載流子復(fù)合來(lái)實(shí)現(xiàn)的。

電池性能的提升：2D-3/3D電池在VOC、FF和PCE方面均展現(xiàn)出優(yōu)于控制3D電池的性能，這表明通過(guò)界面工程可以顯著提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的性能。

穩(wěn)定性的改善：2D-3/3D電池在長(zhǎng)期光照下的穩(wěn)定性優(yōu)于控制3D電池，這表明2D層的引入有助于提高電池的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

界面工程的重要性：通過(guò)調(diào)整2D層的能帶結(jié)構(gòu)和濃度，可以實(shí)現(xiàn)與3D鈣鈦礦層的更好能量對(duì)齊，從而提高電荷提取效率和電池性能。

封裝后太陽(yáng)能電池在連續(xù)1-sun光照下的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）比較。2D-3/3D電池展現(xiàn)出更好的穩(wěn)定性，能夠在約950小時(shí)保持其初始PCE的80%，而控制3D電池在約600小時(shí)后性能下降。

刀片涂層鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的性能與穩(wěn)定性

刀片涂層鈣鈦礦/硅串聯(lián)電池的相關(guān)特性

2D層的集成效果：在鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池中成功集成了2D層，特別是2D-3層，這有助于提高電池的整體性能。

性能提升：2D-3/3D電池在VOC、JSC和FF方面均展現(xiàn)出優(yōu)于控制3D電池的性能，這表明通過(guò)界面工程可以顯著提升鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的性能。

穩(wěn)定性的改善：封裝后的鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池在連續(xù)1-sun光照條件下的最大功率點(diǎn)跟蹤（MPPT）性能。2D-3/3D電池在約1700小時(shí)后仍能保持其初始性能的80%，顯示出優(yōu)異的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。

通過(guò)MPPT測(cè)試，研究人員發(fā)現(xiàn)，采用2D/3D異質(zhì)結(jié)構(gòu)的刀片涂層鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池展現(xiàn)出了卓越的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。2D-3/3D電池在連續(xù)1-sun光照條件下保持了超過(guò)1700小時(shí)的80%初始性能，這是太陽(yáng)能電池領(lǐng)域的一個(gè)重要里程碑。

美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)

「美能光伏」?MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)，采用A+AA+級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器作為老化光源，以其先進(jìn)的技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 光源等級(jí)：A+AA+，光譜匹配度A+級(jí)，均勻性A級(jí)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性A+級(jí)
• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）
• 光強(qiáng)可調(diào)節(jié):0.2sun, 0.5sun, 1sun, 1.5sun，4個(gè)檔位

功率獨(dú)立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

通過(guò)引入 2D 鈣鈦礦層和優(yōu)化界面，提高了刀片涂層鈣鈦礦 / 硅串聯(lián)電池的性能和穩(wěn)定性，展示了線性印刷技術(shù)在高效太陽(yáng)能電池制備中的潛力。美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)用于評(píng)估和優(yōu)化太陽(yáng)能電池在連續(xù)工作條件下的性能。通過(guò)這一系統(tǒng)，研究人員能夠精確地跟蹤每個(gè)電池在模擬實(shí)際戶外光照條件下的最大功率點(diǎn)（MPP），并實(shí)時(shí)調(diào)整以維持最高效率。