中科院AEL：双梯度IWO中间层解锁钙钛矿/硅叠层太阳能电池31.91%效率的新钥匙

本研究针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池的填充因子瓶颈，中国科学院新疆理化技术研究所刘家凯、中国科学院上海微系统所刘正新、刘文柱和张丽萍等人提出基于双梯度钨掺杂氧化铟（IWO）中间层的创新方案。通过Silvaco TCAD模拟发现，IWO功函数梯度化可同时优化钙钛矿子电池的空穴提取（高功函数区）与硅子电池的电子传输（低功函数区）。

实验采用反应等离子体沉积技术，通过精确调控氧氩流量比，成功制备出具有梯度功函数的双IWO中间层。该结构不仅解决了界面能级失配问题，还促进了载流子的有效复合。进一步优化IWO表面化学，增强了与MeO-4PACz空穴传输层的锚定作用，使钙钛矿层结晶质量显著提升，最终实现31.91%的认证效率。这一“以硅为中心”的工艺路线具有高可扩展性，为叠层电池产业化开辟了新路径。

研究亮点：

1. 梯度功函数工程突破

   ：通过氧氩流量比调控，首次实现双IWO中间层的梯度功函数设计，完美匹配钙钛矿与硅子电池的空穴/电子传输需求，解决了传统叠层器件界面失配难题。

2. 效率纪录刷新

   ：优化后的器件功率转换效率达31.91%，较传统结构提升超15%，创同类叠层电池效率新高，验证了硅基叠层器件的商业化潜力。

3. 表面锚定技术革新

   ：IWO表面优化促进与MeO-4PACz分子的强锚定作用，显著提升钙钛矿成膜质量，形成“梯度传输-高效复合-优质成膜”的协同优化机制。

Boosting Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells with Dual-Gradient Tungsten-Doped Indium Oxide (IWO) Interlayers

Yutao Wang, Pengxu Chen, Fei Wang, Shuangbiao Xia, Yuhui Ji, Yunren Luo, Jianliang Wang, Zhenzhu Zhao, Junlin Du, Na Wang, FanYing Meng, Chen Yang, Hanlin Hu, Jian Yu, Jingjing Xu, Hongjun Cao, Honghai Xiao, Sijie Wei, Ke Xin Yao, Jiakai Liu, Zhengxin Liu, Wenzhu Liu, and Liping Zhang

ACS Energy Letters 0, 10

DOI: 10.1021/acsenergylett.5c02331

https://pubs.acs.org/doi/full/10.1021/acsenergylett.5c02331

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