浙大余學功Joule：PCE超33%！2D鈣鈦礦中間層n型調控，實現高效鈣鈦礦-硅疊層電池

發表時間：2025-10-09 10:43

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主要內容

在反式太陽能電池中，鈣鈦礦/C??界面處存在的界面缺陷以及電荷提取不平衡的狀況，會誘發非輻射復合現象，進而限制其光電轉換效率（PCEs）。盡管二維（2D）鈣鈦礦鈍化層能夠在一定程度上緩解表面缺陷問題，然而其自身固有的量子限域效應以及較差的導電性，會阻礙載流子的有效傳輸以及能帶的精準匹配。

由浙江大學余學功教授和黃平捷教授領銜的團隊，針對上述問題提出了一種在二維鈣鈦礦中間層中實施n型調控的策略，旨在同時抑制缺陷并優化界面能級。該團隊通過將三氯化銻（SbCl?）摻入基于苯乙基碘化銨（PEAI）的二維鈣鈦礦中，成功在二維鈍化層中實現了n型摻雜，顯著提升了其電子密度，形成了有效的場效應，從而增強了鈣鈦礦/C??界面處的鈍化效果。這種可控的n型調制改變了界面能帶的彎曲狀態，抑制了空穴回流，減少了界面處的復合。由此產生的協同效應使得載流子能夠實現高效提取，且接觸損失極小。最終，鈣鈦礦 - 硅疊層電池的光電轉換效率超過33%（認證效率為32.56%），同時其運行穩定性也得到了顯著提高。

此外，該團隊通過引入n型摻雜的二維鈣鈦礦中間層，成功解決了反式鈣鈦礦基光伏器件中C??/鈣鈦礦界面處的界面復合瓶頸問題，制備出了光電轉換效率達33.10%且具有良好重復性的鈣鈦礦 - 硅疊層太陽能電池。這項工作極大地加深了我們對鈣鈦礦光電器件中界面摻雜物理機制的認知，同時拓展了該策略的適用范圍，使其可延伸應用于光電探測器和發光二極管等領域。