雙面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Bi-PSCs）因光子利用率低導(dǎo)致短路電流密度（Jsc）顯著降低，限制了其性能。本文提出通過(guò)調(diào)控高濃度鈣鈦礦前驅(qū)體的結(jié)晶過(guò)程，以制備高質(zhì)量鈣鈦礦薄膜（1320 nm），從而最小化光子損失。優(yōu)化后的Bi-PSCs實(shí)現(xiàn)了23.4%的前表面效率（認(rèn)證效率22.96%）和創(chuàng)紀(jì)錄的Jsc（25.01 mA cm?2）。在反射率0.2的雙面光照下，輸出功率密度達(dá)26 mW cm?2，且未封裝電池使用美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)在2000小時(shí)MPPT跟蹤后仍保持80%初始效率。

鈣鈦礦前驅(qū)體的結(jié)晶

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鈣鈦礦前驅(qū)體的結(jié)晶過(guò)程

(a) 無(wú)EGTHCl摻雜的2.0 mol L?1鈣鈦礦前驅(qū)體結(jié)晶過(guò)程（10-90秒）
(b) 含EGTHCl摻雜的結(jié)晶過(guò)程（10-90秒），標(biāo)尺：100 μm
(c) 退火過(guò)程中濕膜的原位紫外-可見(jiàn)吸收光譜（含/不含EGTHCl）
(d) GIXRD測(cè)試的2θ-sin2ψ線性擬合結(jié)果
(e) 含/不含EGTHCl分子的鈣鈦礦薄膜形成相演化示意圖在結(jié)晶調(diào)控方面，在 2.0 mol?L?1 的高濃度前驅(qū)體中，未摻雜 EGTHCl 的薄膜會(huì)發(fā)生快速無(wú)序結(jié)晶，表面粗糙且存在大量孔洞；而摻雜 EGTHCl 后，結(jié)晶過(guò)程顯著放緩（從 8.7 s 延長(zhǎng)至 12.5 s），形成有序的自上而下的晶粒生長(zhǎng)，與低濃度前驅(qū)體的結(jié)晶行為相似。同時(shí)，EGTHCl 可顯著降低薄膜內(nèi)部的應(yīng)力梯度，緩解晶格失配和晶界應(yīng)力積累，進(jìn)一步促進(jìn)有序晶粒生長(zhǎng) 。在缺陷鈍化方面，EGTHCl 表現(xiàn)出優(yōu)異的性能。SEM結(jié)果顯示，其可改善薄膜平整度、減少表面 PbI?含量，并促進(jìn)跨厚度大晶粒的形成，降低晶粒間擠壓效應(yīng) 。XPS分析證實(shí)，EGTHCl 通過(guò) Cl ?鈍化碘空位、通過(guò) - NH??與 I?形成氫鍵，有效減少缺陷態(tài)密度。光致發(fā)光（PL）和TRPL結(jié)果表明，EGTHCl 可減少非輻射復(fù)合、延長(zhǎng)載流子壽命，顯著提升薄膜質(zhì)量。

Bi-PSCs性能提升

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Bi-PSCs的光電性能

(a) Bi-PSCs電池結(jié)構(gòu)（FTO/SnO?/鈣鈦礦/鈍化層/Spiro-OMeTAD/MoO?/ITO）
(b) 對(duì)照組與優(yōu)化組電池的電流-電壓曲線
(c) 目標(biāo)電池添加背反射層前后的J-V曲線對(duì)比
(d) 現(xiàn)有Bi-PSCs的冠軍J?c與吸收層厚度對(duì)比
(e) 外量子效率（EQE）曲線
(f) 電池效率統(tǒng)計(jì)直方圖
(g) 雙面光照下的I-V曲線
(h) 持續(xù)光照下的最大功率點(diǎn)跟蹤穩(wěn)定性基于 EGTHCl 的調(diào)控策略，雙面膜 PSCs 的性能得到全面優(yōu)化。所制備的電池結(jié)構(gòu)為 FTO/SnO?/ 鈣鈦礦 / 鈍化劑 / SpiroOMeTAD/MoO?/ITO，其正面PCE 達(dá)到 23.4%，短路電流密度（Jsc）創(chuàng)下 25.01 mA?cm?2 的紀(jì)錄，是目前雙面膜 PSCs 的最高值。在光學(xué)性能方面，1.32 μm 的鈣鈦礦薄膜厚度已能滿足減少光子損失的需求，添加反射層對(duì)其 Jsc 無(wú)顯著提升，證明厚膜的光子利用效率已得到充分發(fā)揮。背面性能測(cè)試顯示，其Jsc 為 22.59 mA?cm?2，PCE 為20.64%，雙面膜因子達(dá) 0.887 。穩(wěn)定性方面，未封裝電池在2000 小時(shí)的最大功率點(diǎn)MPPT跟蹤后仍保持初始效率的80%，遠(yuǎn)超對(duì)照組電池的 300 小時(shí)。在反照率為 0.2 時(shí)，電池輸出功率密度達(dá) 26 mW?cm?2，接近最佳單面 PSCs 的性能，展現(xiàn)出巨大的應(yīng)用潛力。EGTNCl策略有效解決了雙面鈣鈦礦太陽(yáng)能電池（Bi-PSCs）高濃度前驅(qū)體結(jié)晶問(wèn)題，提升晶體質(zhì)量和缺陷鈍化，使Bi-PSCs前端PCE破23.4%紀(jì)錄，穩(wěn)定性方面，在 2000 小時(shí)的最大功率點(diǎn)MPPT跟蹤后仍保持初始效率的80%。提供了可擴(kuò)展的光電優(yōu)化路徑，支持Bi-PSCs商業(yè)化（如雙面集成和光子工程），同時(shí)填補(bǔ)單面PSCs性能差距。

美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)

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美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)采用A+AA+級(jí)LED太陽(yáng)光模擬器作為老化光源，以其先進(jìn)的技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)，為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 光源等級(jí)：A+AA+，光譜匹配度A+級(jí)，均勻性A級(jí)，長(zhǎng)時(shí)間穩(wěn)定性A+級(jí)
• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）
• 光強(qiáng)可調(diào)節(jié): 0.2sun, 0.5sun, 1sun, 1.5sun，4個(gè)檔位
• 功率獨(dú)立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

美能MPPT多通道電池測(cè)試系統(tǒng)可以為鈣鈦礦太陽(yáng)能電池提供高精度、多功能的測(cè)試平臺(tái)，特別專注于動(dòng)態(tài)性能追蹤、光照老化模擬。

原文參考：Controlling high-concentration precursor crystallization to minimize photon loss in bifacial perovskite solar cells

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