Nat Commun：效率突破30%！复合中间复合层的高效钙钛矿/Cu(In,Ga)Se₂串联太阳能电池

单片钙钛矿/Cu(In,Ga)Se₂（CIGS）串联太阳能电池在串联构型中具有独特优势，包括理想的带隙配对、全薄膜结构、优异的抗辐射能力和出色的稳定性。然而，其效率与稳定性仍面临挑战，尤其是在连接两个子电池的中间复合层（IRL）方面。

本研究武汉大学李建民、王胜、龚俊波和肖旭东等人通过开发一种由Al:ZnO/Au/NiOx/[4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)丁基]膦酸（4PADCB）组成的复合结构IRL，有效解决了上述问题。该混合NiOx/4PADCB空穴传输层增强了界面缺陷钝化、优化了能带对齐并提升了少数载流子提取效率，而超薄Au层则显著提高了多数载流子的复合速率。经过优化设计的串联器件在0.51 cm²面积上实现了28.04%的转换效率，在0.15 cm²面积上更是达到30.71%（经外部机构验证为30.1%），并具备80.9%的极高填充因子，同时表现出优异的光稳定性和热稳定性。

这项工作使单片钙钛矿/CIGS串联电池与领先的钙钛矿/硅（34.9%）和钙钛矿/钙钛矿（30.1%）技术相媲美，为下一代光伏技术提供了可扩展、多功能的框架。

研究亮点：

1. 效率突破：研制出效率超过30%的单片钙钛矿/CIGS串联太阳能电池（小面积30.71%，大面积28.04%），创造了该体系的新纪录，显著缩小了与钙钛矿/硅串联电池的效率差距。

2. 复合中间层设计：创新性地构建了AZO/Au/NiOx/4PADCB复合中间复合层，兼具缺陷钝化、能带调控与高效载流子复合功能，解决了长期困扰该体系的界面复合与漏电问题。

3. 高稳定性：器件在光、热条件下均表现出优异的稳定性，未封装器件在氮气中室温存储6600小时后仍保持98.7%的初始效率，为其实际应用奠定了基础。

Li, W., Zhang, J., Zeng, L. et al. Efficient perovskite/Cu(In,Ga)Se2 tandem solar cells with a composite intermediate recombination layer. Nat Commun (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-67350-y

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