透明導(dǎo)電氧化物（TCOs）是半透明及疊層光伏電池的核心組件。傳統(tǒng)ITO電極在近紅外（NIR）波段存在寄生吸收問題，限制了鈣鈦礦/硅疊層電池的效率。對于半透明鈣鈦礦頂電池，近紅外（NIR）區(qū)域的高透過率至關(guān)重要，但商用ITO在NIR區(qū)域的透過率因電離雜質(zhì)的寄生吸收而降低。本研究通過美能鈣鈦礦在線透過率測試機(jī)實時監(jiān)測薄膜的光學(xué)特性，結(jié)合鈦（Ti）和鉭（Ta）共摻雜氧化銦（MDO），開發(fā)了一種高NIR透光性TCO，其載流子濃度（~101? cm?3）較ITO降低一個數(shù)量級，遷移率（>80 cm2/V·s）顯著提升，為優(yōu)化電池性能提供了關(guān)鍵技術(shù)支持。

多元素?fù)诫s氧化銦MDO電極優(yōu)化

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(a) ITO與MDO薄膜的霍爾測量結(jié)果(b) ITO與MDO薄膜的透射率對比

MDO薄膜通過直流磁控濺射制備，采用摻雜鈦和鉭的氧化銦靶材。電池結(jié)構(gòu)為玻璃/底部TCO（ITO或MDO）/SnO?/鈣鈦礦/spiro-OMeTAD/MoOx/頂部TCO（ITO或MDO）/Au指。MDO在800–1300 nm波段的透射率較ITO提升超過 10%，尤其在1000–1200 nm范圍內(nèi)透射率接近95%，表明其對硅底電池的光吸收具有顯著促進(jìn)作用。厚度影響：MDO厚度從150 nm增至300 nm時，透射率提升，歸因于：

• 晶粒尺寸增大：減少晶界散射，降低光損耗。
• 載流子遷移率提高（>80 cm2/V·s）：降低電阻率（~3×10?? Ω·cm）的同時抑制自由載流子吸收。

半透明鈣鈦礦電池的性能提升

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電池性能與穩(wěn)定性：(a) J?V曲線；(b) MPPT測試

不同頂/底TCO電極的半透明鈣鈦礦電池性能

采用MDO作為底電極和頂電極的半透明鈣鈦礦電池表現(xiàn)出更高的功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）。與ITO/ITO結(jié)構(gòu)相比，MDO/MDO電池的VOC從1.00 V提升至1.05 V，F(xiàn)F從76.7%優(yōu)化至74.8%，PCE從16.6%增至17.0%。這歸因于MDO較低的載流子濃度減少了界面復(fù)合位點，并通過能級匹配優(yōu)化提升了電子傳輸效率。

(a) TCO層的紫外光電子能譜（UPS）；(b) TCO上SnO?的UPS；(c) 能帶對齊

此外，引入抗反射（AR）層后，JSC進(jìn)一步增加，PCE達(dá)到17.8%。長期穩(wěn)定性測試表明，MDO/MDO電池在1太陽光照下1000小時的MPPT測試中表現(xiàn)更穩(wěn)定，可能與其在紫外區(qū)的低透過率減少光降解有關(guān)。

四端疊層電池的光電流增強(qiáng)

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四端疊層電池:(a)硅電池的J?V曲線；(b) 半透明鈣鈦礦電池與過濾硅電池的外量子效率（EQE）及100%反射率）結(jié)果

機(jī)械堆疊半透明鈣鈦礦電池與硅底電池的四端結(jié)構(gòu)中，MDO作為頂/底電極顯著提升了硅電池的光電流收集效率。與ITO/ITO結(jié)構(gòu)相比，MDO/MDO-AR四端疊層的JSC從15.0 mA/cm2提升至17.3 mA/cm2，PCE從23.9%增至26.1%。外部量子效率（EQE）分析表明，MDO在500-800 nm波段的透過率增強(qiáng)改善了鈣鈦礦頂電池的光捕獲，而NIR區(qū)域的高透過率（>80%）使硅底電池在>800 nm波段的光電流顯著提升。未來若開發(fā)更穩(wěn)定的空穴傳輸層（HTL），可通過后退火進(jìn)一步優(yōu)化MDO頂電極的性能。本研究通過多元素?fù)诫s氧化銦（MDO）透明電極替代ITO，實現(xiàn)了半透明鈣鈦礦電池（PCE>17%）和四端鈣鈦礦/硅疊層電池（PCE>26%）的高性能。MDO的高NIR透過率源于低載流子濃度和缺陷態(tài)減少，有效提升了硅底電池的光電流響應(yīng)。MDO通過降低載流子濃度和優(yōu)化能帶對齊，顯著提升了鈣鈦礦-硅疊層器件的NIR透光性與效率。

美能鈣鈦礦在線透過率測試機(jī)

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鈣鈦礦太陽能電池的在線透過率檢測設(shè)備是一種實時監(jiān)測鈣鈦礦薄膜、透明氧化玻璃或組件光學(xué)透過率的系統(tǒng)，用于優(yōu)化工藝、確保均勻性并提升電池效率。

• 精確度高：測量精度達(dá)到0.01%，能提供精確的透射比數(shù)據(jù)
• 穩(wěn)定性好：測量穩(wěn)定性＜0.1%，在重復(fù)測試10次中能夠提供穩(wěn)定的數(shù)據(jù)，保證了測試結(jié)果的可靠性
• 高效率與自動化：大面積掃描（如0.6m×1.2m基板）可在秒級完成

實驗中，美能鈣鈦礦在線透過率測試機(jī)憑借其高精度和穩(wěn)定性，為鈣鈦礦薄膜和透明基板的實時光學(xué)監(jiān)測提供了可靠保障，顯著優(yōu)化了工藝一致性。原文參考：Transparent Electrodes with Enhanced Infrared Transmittance forSemitransparent and Four-Terminal Tandem Perovskite Solar Cells
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