【NATURE】三方认证27.34%，两端全钙钛矿叠层电池的世界最高效率之一

全钙钛矿叠层太阳能电池 All-perovskite tandem solar cells ，有望超越单结太阳能电池的肖克利-奎瑟 Shockley–Queisser 极限。然而，这些电池的实际应用，目前受制着低于标准的性能和稳定性问题，而这些问题关涉全钙钛矿叠层中的混合锡-铅（Sn-Pb）窄带隙钙钛矿亚电池subcells。

方国家（左三）、柯维俊（左二）团队在实验室。李思辉/摄

近日，武汉大学  Shun Zhou, Shiqiang Fu, Chen Wang， 方国家 Guojia Fang ，柯维俊 Weijun Ke 等，在 Nature 上发文，报道专注于窄带隙亚电池，并开发了一体化 all-in-one 掺杂策略。

Aspartate all-in-one doping strategy enables efficient all-perovskite tandems. 

天冬氨酸全一体化掺杂策略实现了高效的全钙钛矿叠层太阳能电池。

将天冬氨酸盐酸盐 aspartate hydrochloride，AspCl 引入到底部的聚(3，4-乙烯二氧噻吩)-聚苯乙烯磺酸盐和体相钙钛矿层中，然后进行另一次 AspCl 后处理。

研究发现，单一AspCl添加剂，可以有效地钝化缺陷，减少 Sn4+ 杂质，并移动费米能级。此外， AspCl–Sn/Pb 碘化物和 AspCl–AspCl 的强分子键，可以强化结构，从而提高 Sn–Pb 钙钛矿的稳定性。

在 Sn–Pb 钙钛矿太阳能电池中，实施 AspCl 掺杂，单结电池的功率转换效率为22.46%，叠层电池的功率转换效率为27.84%（27.62%稳定，27.34%认证），在充满氮气的手套箱中，储存2,000小时后，保持率为95%。研究表明，AspCl全一体化掺杂是有效策略，用以提高单结Sn–Pb钙钛矿太阳能电池及其叠层电池的效率和稳定性。

图1:在窄带隙narrow bandgaps，NBG Sn–Pb钙钛矿中，天冬氨酸盐酸盐aspartate hydrochloride，AspCl的制备和机理。

图2:窄带隙NBG Sn–Pb钙钛矿薄膜的表征。

图3:单结窄带隙NBG Sn–Pb 钙钛矿太阳能电池perovskite solar cells，PSC性能。

图4: 两终端two-terminal，2T全钙钛矿叠层太阳能电池的性能。

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https://doi.org/10.1038/s41586-023-06707-z

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