阿卜杜拉国王科技大学
，位于沙特吉达，是一所专攻理工领域的国际化私立研究型大学，创办于2009年9月，兴建时耗资约167亿人民币，
被称为世界上最奢侈的大学。
目前只招收硕士和博士，提供各种精品宿舍选择，包括公寓、联排别墅和独栋别墅等，每年可以申请最高9万美元的奖学金，拥有世界顶尖的科研设备、实验室和用不完的科研经费。
近一年多来，土豪大学发力芯片研究、钙钛矿、膜分离等研究，接连取得突破，近日再发Nature，刷新叠层钙钛矿太阳能电池新纪录。
2023.3.27 芯片研究：曾在国内任教7年，晋升教授！如今加盟土豪大学KAUST，刚刚成果登上Nature，中国留学生一作！
2022.6.23 钙钛矿研究：
不到一个月，连发4篇NS正刊，这所大学发力了！
2022.6.22 膜分离有点火！继一天2篇Science之后，不到1个月，再发Nature，中国留学生一作！
2022.6.2 膜分离领域：膜分离，这所土豪大学一天连发2篇Science!
目前，单结硅异质结太阳电池和钙钛矿太阳电池最高转换效率分别为26.8%和26.1%。理论计算表明，基于高效SHJ太阳电池的钙钛矿叠层太阳电池转换效率有望突破40.0%，是学术界和产业界公认的未来可能第一个实现转换效率超过30.0%的低成本商业化太阳电池技术。
对于钙钛矿-晶硅叠层电池中，钙钛矿顶部电池通过自组装单层(SAM)与硅异质结底电池耦合，固定在透明导电氧化物上，从而实现子电池之间的有效电荷转移。在纹理硅底部电池上形成能量均匀分布的SAM覆盖层是获得高可靠性的高性能叠层太阳能电池的有效手段。在此，
阿卜杜拉国王科技大学
Erkan Aydin
、
Esma Ugur
以及
Stefaan De Wolf
等人
于Nature上刊发
增强钙钛矿-硅串联太阳能电池的光电耦合的研究成果。
作者利用超薄（5nm）非晶态氧化铟锌（IZO）作为TCO来实现该目标。结果表明，该工作获得了32.5%的认证效率，这是钙钛矿/硅叠层电池中最高效率。更为重要的是，该种超薄接触的策略将铟的消耗降低了约80%，这对于光伏产业化发展至关重要。
1、采用超薄(5 nm)无定形铟锌氧化物(IZO)作为互连TCO来解决SAM能量分布不均匀的核心问题。
2、钙钛矿-晶硅叠层电池获得了32.5%的认证效率，这是目前钙钛矿-硅叠层电池中的最高效率。
3、基于5nm厚的IZO基叠层电池经过870小时循环后保留了其90%的初始效率。
为改善表面电势分布，主要通过改善SAM分子在氧化物表面上的吸附来调控SAM HTL的电势分布。另外，在TCO和SAM之间插入氧化镍（NiOx）层。然而，这通常会限制器件的开压，即使在分子夹层的存在下也是如此。在本工作中，作者试图在没有额外夹层的情况下，直接在互连TCO上提高SAM的覆盖率。为此，作者研究了掺杂有Sn、Zn和Zr的铟氧化物（ITO、IZO和IZrO），并结合小分子SAM，如2-（9H-咔唑-9-基）乙基膦酸（2PACz）以最大化TCO上的堆积密度，改善其表面电势分布。
为明晰填充因子的提高机制，作者首先通过截面SEM分析了钙钛矿晶体的质量。然而，在较薄TCO层上没有发现钙钛矿薄膜结晶质量的显著变化。然后，通过横截面KPFM测量了互连结处的电场。在界面处存在增强的电场，导致钙钛矿内接触界面处的能带向上弯曲，这意味着抑制了载流子复合并提高了空穴的收集效率。值得注意的是，与20 nm的IZO层相比，5 nm IZO层界面处产生更强的内建电场，与覆盖因子一致。
通过上述策略，作者将钙钛矿-晶硅叠层电池的效率从29.6%提升到32.6%。利用热塑性聚氨酯（TPU）封装剂和丁基橡胶对器件进行封装，评估了具有不同TCO互连层的钙钛矿/硅串联电池的运行稳定性。然后，将电池器件在室温下和1个太阳光下进行最大功率点跟踪（MPPT）测量，发现5nm厚的IZO基叠层电池持续运行870h后保留了其90%的初始PCE（T90），这是基于TCO/SAM互联结组合的最稳定的器件之一。
参考文献
Aydin, E., Ugur, E., Yildirim, B.K. et al. Enhanced optoelectronic coupling for perovskite-silicon tandem solar cells. Nature (2023).
https://doi.org/10.1038/s41586-023-06667-4
来源：高分子科学前沿
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