英文原题：Enhancing Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via Nuclei Engineering

作者：Dongyang Li, Xinyu Jiang, Peter Müller-Buschbaum, Ruijie Ma*, Gang Li

01 论文信息

论文信息

Li D, Jiang X, Müller-Buschbaum P, et al. Enhancing Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via Nuclei Engineering[J]. Green Carbon, 2024.

论文网址

https://doi.org/10.1016/j.greenca.2024.09.006

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Enhancing Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via Nuclei Engineering

中文解读原链接

Green Carbon文章 | 香港理工大学马睿杰博士：晶核助力钙钛矿/硅叠层太阳能电池

02 背景简介

钙钛矿太阳能电池因其优异的吸光特性和高效的电荷传输性能，在过去十年中引起了广泛关注。特别是宽带隙（WBG）钙钛矿/硅叠层太阳能电池（PSTs），其效率已突破33%，展现出巨大的商业化潜力。然而，宽带隙钙钛矿在稳定性和结晶性方面的不足，如离子迁移和相分离等问题，限制了其进一步发展。

香港理工大学马睿杰博士在Green Carbon上发表题为“Enhancing Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via Nuclei Engineering”文章，针对北京理工大学陈怡华和陈棋教授团队在Science上发表的文章“Nuclei engineering for even halide distribution in stable perovskite/silicon tandem solar cells”，进行了系统性分析和点评。

03 文章简介

晶核工程策略优化结晶性与稳定性

研究团队通过在前驱液中加入长链烷基胺配体（如油胺碘化物，OAmI）作为晶核，促进目标钙钛矿（立方相，3C）的均匀成核，同时抑制溴富集和六方相（六方相，2H）的形成。所得薄膜展现出优异的晶体质量与晶粒取向。

显著提升器件效率与稳定性

通过晶核工程优化的钙钛矿太阳能电池在1 cm²和25 cm²的活性面积上分别达到了32.5%和29.4%的功率转换效率（PCE），并且在50 °C下运行800小时后，封装电池的效率仍保持在90%以上，展现了优异的稳定性。

综合表征与性能分析

采用原位X射线散射（GIWAXS）和光致发光（PL）技术分析了钙钛矿薄膜的晶体结构，优化后的薄膜表现出强烈的（001）晶面衍射强度和优异的晶体纹理。此外，时间分辨光致发光测试显示，优化后的薄膜具有更长的载流子寿命，减少了非辐射复合中心，从而有效抑制了离子迁移和相分离。

总结及展望

晶核工程策略的提出不仅能够提高宽带隙钙钛矿的结晶度和稳定性，还有效抑制了相分离和离子迁移，为钙钛矿/硅串联太阳能电池的效率提升提供了可行的解决方案。尽管目前的研究在提高晶体质量和稳定性方面取得了显著进展，但未来仍需解决大规模生产中的稳定性问题，并寻求更有效的封装技术，以实现钙钛矿太阳能电池的广泛应用和商业化。

04 作者简介

马睿杰 博士

马睿杰，香港理工大学卓越博士后研究员。2014-2018年于浙江大学取得物理学学士学位（导师：袁辉球教授、刘洋教授），2018-2022年在香港科技大学攻读化学博士学位（导师：颜河教授）。2022年8月加入香港理工大学电机与电子工程系李刚教授团队。主要从事第三代太阳能光伏器件的前沿科研。2018年入选香港政府研究生奖学金计划（HKPFS）。作为第一或通讯作者参与发表期刊论文60余篇， 包括：Nat. Commun（3篇），Adv. Mater(6 篇)，Energy. Environ. Sci(4篇)，Angew. Chem. Int. Ed.（3篇），Adv. Energy Mater(8篇)。总引用次数超过7800次，H-因子 49。2022、2023年连续入选科睿唯安数据库交叉领域“全球高被引科学家”。2023年入选全球前2%科学家。

联系方式：ruijie.ma@poly.edu.hk

05 Green Carbon

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