文章导读
大面积钙钛矿叠层太阳能电池为何总卡在商业化门槛？武汉大学柯维俊团队最新揭秘：刮涂过程中的"隐形杀手"——双向结晶导致严重相分离，竟吞噬了关键开路电压！他们创新"囚禁"2H中间相技术，用功能化添加剂实现卤化物均匀分布，一举攻克效率瓶颈。结果震撼：刮涂宽带隙电池效率突破20.35%（认证19.72%），稳定性飙升三倍；两端/四端叠层效率分别达27.34%和28.46%！这项《科学·进展》突破，为低成本、高效率光伏产业化铺就黄金通道——阅读全文，解锁未来能源革命的核心密钥。
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（通讯员物轩）近日，Science Advances（《科学⸱进展》）刊登了武汉大学柯维俊教授团队关于刮涂法制备钙钛矿叠层太阳能电池的最新研究成果。论文题目为“Imprisoning 2H intermediate phases in blade-coated wide-bandgap perovskites for efficient all-perovskite tandem solar cells”《囚禁刮涂宽带隙钙钛矿中2H中间相实现高效全钙钛矿叠层太阳能电池》。武汉大学博士生蒲德馨为论文的第一作者，武汉大学柯维俊教授、方国家教授、华南师范大学孟威威特聘副研究员为论文的通讯作者，武汉大学为第一通讯单位。
钙钛矿太阳能电池有着制备工艺简单、带隙可调、吸光能力强、载流子扩散距离长等优点，在光伏领域有着较大的发展潜力。近十年来，人们对钙钛矿半导体材料与光伏器件的研究不断取得新进展，钙钛矿太阳能电池的各项性能也不断提升，如今实验室制备的小面积叠层太阳能电池效率已经取得重大进展，但是进一步制备大面积可商业化生产的高效率全钙钛矿叠层太阳能电池仍面临挑战。
刮涂法制备的大面积宽带隙钙钛矿太阳能电池存在显著的开路电压损失，导致叠层大面积器件的性能较差。基于此，作者发现刮涂法制备的宽带隙钙钛矿薄膜由于风刀和加热台的双重诱导作用而表现出双向结晶，导致底部和表面都出现严重的相分离，器件的开路电压损失显著。通过探究刮涂过程中相转变过程，作者阐明了刮涂宽带隙钙钛矿中相分离的机制，通过引入功能化添加剂，成功抑制了中间相的生成，实现了卤化物的均匀分布，获得了低的开路电压损失。得益于均一相的生成，刮涂1.77 eV宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了20.35%（认证值为19.72%）的出色光电转换效率，其稳定性比对照器件提高了三倍。此外，刮涂两端和四端全钙钛矿叠层太阳能电池分别实现了27.34%和28.46%的高光电转换效率。
这项研究得到了国家自然科学基金委项目的资助支持，武汉大学张莹博士在关键表征和分析方面提供了重要帮助。同时，武汉大学科研公共服务条件平台为此项工作的开展提供了有力的支撑。
论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/sciadv.ady3621
（编辑：肖珊）
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