背接觸鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（BC-PSCs）因電極位于背側(cè)，避免了前電極的光遮擋問(wèn)題，但界面電荷提取效率低和復(fù)合損失嚴(yán)重限制了其性能。本文提出雙層SnO?電子傳輸層（ETL）（納米顆粒SnO? + 溶膠凝膠 SnO?），通過(guò)優(yōu)化界面能級(jí)對(duì)齊、減少缺陷態(tài)，提升電荷收集效率。美能鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測(cè)試 MPPT可以實(shí)時(shí)動(dòng)態(tài)追蹤太陽(yáng)能電池在當(dāng)前環(huán)境下的最大功率輸出點(diǎn)，解決因光照/溫度變化導(dǎo)致的輸出功率波動(dòng)問(wèn)題。

電池制備與形貌證

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(a) 背接觸鈣鈦礦太陽(yáng)能電池準(zhǔn)叉指電極示意圖；(b) 采用不同ETL的BC-PSC電池結(jié)構(gòu)；經(jīng)光刻工藝后(c)Al?O?/Ni蒸鍍及Ni氧化后(d)鈣鈦礦沉積后(e)的截面SEM圖像

采用叉指背接觸設(shè)計(jì)：NiO?為空穴傳輸層HTL，SnO?為電子傳輸層ETL。對(duì)比三種ETL制備方案：

膠體SnO?：光刻附著力差，電極圖案化合格率低；

溶膠-凝膠SnO?：圖案保真度提升；

雙層SnO?：結(jié)合納米顆粒與溶膠-凝膠層，實(shí)現(xiàn)高均勻性。

AFM與SEM獲取的鈣鈦礦薄膜形貌：(a) 膠體SnO?，(b) 溶膠-凝膠SnO?，(c) 雙層SnO?

形貌控制：雙層SnO?接觸角（53.54°）適中，促進(jìn)鈣鈦礦(FAPbI?)?.??( MAPbBr?)?.??大晶粒生長(zhǎng)，而膠體 SnO?(12.72°)因過(guò)度成核導(dǎo)致小晶粒。

界面特性

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(a) KPFM測(cè)量的接觸電勢(shì)差（CPD）圖像 (b) 不同SnO?上的線性CPD分布；(c) 基于ETL的能帶對(duì)齊示意圖

能級(jí)對(duì)齊：KPFM顯示雙層SnO?的CPD（0.12 eV）最高，功函數(shù)（4.39 eV）與鈣鈦礦導(dǎo)帶匹配最優(yōu)，驅(qū)動(dòng)電子高效提取。

(a) C-AFM形貌圖像； (b) 形貌線性分布；(c) 暗態(tài)電流圖；(d) 光照下光電流圖；(e) 電極間光電流信號(hào)分布

光電流映射：C-AFM證實(shí)雙層SnO?平均光電流（33.67 pA）顯著高于溶膠-凝膠（26.69 pA）和膠體（14.65 pA），表明載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度延長(zhǎng)。

光伏性能與穩(wěn)定性

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(a) J-V曲線；(b) PCE箱線圖；(c) EQE光譜及積分Jsc；(d) 光強(qiáng)依賴(lài)Jsc；(e) MPPT測(cè)試；(f) 穩(wěn)定性測(cè)試

最優(yōu)BC-PSCs的光伏參數(shù)（掃描方向：正向/反向）

J-V特性：在反向掃描中，雙層 SnO?電池最大功率轉(zhuǎn)換效率（PCE）達(dá) 4.52%，短路電流密度（Jsc）為 12.18mA/cm2，開(kāi)路電壓（Voc）0.82V；膠體 SnO?電池PCE 僅 2.39%，溶膠 - 凝膠 SnO?電池PCE 約 3.68%。

外部量子效率EQE：雙層 SnO?電池EQE 最高，積分 Jsc 值 11.36，表明其光響應(yīng)和電荷傳輸更高效。

穩(wěn)定性：在最大功率點(diǎn)跟蹤MPPT測(cè)試中，雙層 SnO?電池穩(wěn)定性?xún)?yōu)于另外兩種。在氬氣環(huán)境下，所有電池 100 多天內(nèi)效率無(wú)明顯衰減，且雙層 SnO?始終保持最高效率。

背接觸鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（BC-PSCs）因電極位于背側(cè)，避免了前電極的光遮擋問(wèn)題，但界面電荷提取效率低和復(fù)合損失嚴(yán)重限制了其性能。提出雙層SnO?電子傳輸層 （ ETL ）（納米顆粒SnO? + 溶膠凝膠SnO?），通過(guò)優(yōu)化界面能級(jí)對(duì)齊、減少缺陷態(tài)，提升電荷收集效率。MPPT維持率＞95%（1000小時(shí)），驗(yàn)證雙層SnO?的界面工程顯著提升了運(yùn)行穩(wěn)定性。

鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤 MPPT

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鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測(cè)試 MPPT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): 0.2-1.5sun，以0.1sun為步進(jìn)可依次調(diào)節(jié)
• 功率獨(dú)立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

美能鈣鈦礦最大功率點(diǎn)追蹤測(cè)試 MPPT不僅是性能驗(yàn)證工具，更是揭示材料動(dòng)態(tài)退化機(jī)制、驅(qū)動(dòng)界面工程優(yōu)化的決策依據(jù)。本篇中雙層SnO?在MPPT測(cè)試中的卓越表現(xiàn)，是其作為高效穩(wěn)定BC-PSCs傳輸層核心價(jià)值的關(guān)鍵證明。

原文參考：Interface engineering for efficient and stable back-contact perovskite solar cells