鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池是突破單結(jié)太陽能電池理論效率極限、實現(xiàn)低成本高效光伏技術(shù)的核心路徑之一。然而，其產(chǎn)業(yè)化面臨一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)：高性能寬帶隙鈣鈦礦頂電池的制備通常需要嚴(yán)格控制的惰性氣氛（如手套箱），這與低成本、大規(guī)模的環(huán)境空氣制備工藝相矛盾。環(huán)境空氣中的水分會嚴(yán)重干擾鈣鈦礦的結(jié)晶過程，并引發(fā)材料降解，導(dǎo)致器件效率與穩(wěn)定性大幅下降。美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀采用AAA級LED太陽光模擬器作為老化光源，可通過多種方式對電池進(jìn)行控溫并控制電池所處的環(huán)境氛圍，進(jìn)行長期的穩(wěn)定性能測試。

針對這一難題，本研究創(chuàng)新性地提出了一種“濕膜干預(yù)”策略。該策略的核心是在鈣鈦礦薄膜形成的中間階段，即有機(jī)鹽溶液涂布在無機(jī)骨架上形成“濕膜”后：立即引入一種功能性分子，以精確調(diào)控后續(xù)的結(jié)晶行為，并抵抗環(huán)境水分的不利影響。

策略核心：雙功能分子nBASCN

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A混合順序沉積工藝及濕膜干預(yù)策略示意圖B不同烷基鏈長的烷基銨硫氰酸鹽分子結(jié)構(gòu)C對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預(yù)后鈣鈦礦薄膜的俯視SEM圖像D對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預(yù)后鈣鈦礦薄膜的衍射峰半高寬（FWHM）及鈣鈦礦（100）峰與PbI?峰強(qiáng)度比E對照組與烷基銨硫氰酸鹽干預(yù)后鈣鈦礦單結(jié)器件的平均功率轉(zhuǎn)換效率

A 對照組與nBASCN干預(yù)鈣鈦礦薄膜在不同退火時間下的XRD圖譜，B 有無nBASCN干預(yù)下鈣鈦礦薄膜演化過程示意圖C nBASCN原料、nBASCN干預(yù)濕膜及最終薄膜的FTIR光譜，D nBASCN干預(yù)濕膜與最終薄膜的1H NMR譜圖E 沉積于ITO-NiO?/SAM襯底上的nBASCN干預(yù)薄膜的ToF-SIMS深度分布，F(xiàn) 對照組與nBASCN干預(yù)鈣鈦礦薄膜的Pb元素XPS譜圖

經(jīng)過系統(tǒng)篩選，研究團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)硫氰酸正丁銨（nBASCN）是實現(xiàn)該策略的理想添加劑。它發(fā)揮雙重作用：

結(jié)晶調(diào)控端 (SCN?)：硫氰酸根離子能有效促進(jìn)鈣鈦礦晶粒的二次生長和結(jié)晶度提升，并引導(dǎo)形成更利于電荷傳輸?shù)木w取向。

防護(hù)與鈍化端 (nBA?)：正丁銨陽離子具有一定的疏水性，能在濕膜表面形成一層動態(tài)、可揮發(fā)的保護(hù)層，抑制水分滲透。在后續(xù)熱處理中，部分nBA?能揮發(fā)，而殘留的部分可以填充鈣鈦礦晶格表面的缺陷（空位），鈍化非輻射復(fù)合中心，改善界面電荷提取。

作用機(jī)制：解耦與協(xié)同

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A 沉積于裸玻璃上的對照組與nBASCN干預(yù)鈣鈦礦薄膜的穩(wěn)態(tài)PL譜，B 對照組與nBASCN干預(yù)鈣鈦礦薄膜的TRPL譜圖，C 鈣鈦礦/C??堆疊結(jié)構(gòu)的TRPL譜圖，D 鈣鈦礦薄膜的KPFM圖像及表面電勢統(tǒng)計分布，E 有無nBASCN濕膜干預(yù)的鈣鈦礦薄膜能級示意圖

傳統(tǒng)的添加劑直接混入前驅(qū)體溶液，其結(jié)晶促進(jìn)效應(yīng)在環(huán)境濕度下會變得過快且不可控。本研究的“濕膜干預(yù)”巧妙地將“有機(jī)鹽擴(kuò)散”與“鈣鈦礦結(jié)晶”兩個過程解耦。首先，利用氯化甲基銨（MACl）等添加劑確保有機(jī)鹽在濕膜中充分、均勻地擴(kuò)散。隨后，再通過nBASCN的SCN?專門調(diào)控結(jié)晶步驟，從而實現(xiàn)了在環(huán)境空氣中依然可控、均勻的高質(zhì)量結(jié)晶。

卓越的性能表現(xiàn)

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A–D對照組與nBASCN干預(yù)器件的光伏參數(shù)統(tǒng)計分布，E冠軍不透明器件（1.044 cm2）的J-V曲線，F(xiàn)冠軍器件的EQE譜，G冠軍器件在MPP的穩(wěn)態(tài)功率輸出，H從純鈣鈦礦、HTL/鈣鈦礦及HTL/鈣鈦礦/ETL結(jié)構(gòu)的PL譜提取的準(zhǔn)費米能級分裂（QFLS）值，I器件的FF損失分析，J器件的功率損失分析

該策略帶來了顯著的器件性能提升：

小面積單結(jié)器件（~1 cm2）：效率從約19 %提升至20.22 %。

小面積疊層器件（1.1664 cm2）：在環(huán)境空氣中制備的器件獲得了30.71 %的實驗室測試效率，并獲得了30.51 %的第三方認(rèn)證效率，這是當(dāng)時空氣中制備鈣鈦礦/硅疊層電池的最高紀(jì)錄之一。

大面積疊層器件（16 cm2）：采用與工業(yè)化生產(chǎn)兼容的狹縫涂布技術(shù)，實現(xiàn)了29.09 %的高效率，證明了其卓越的可擴(kuò)展性。

增強(qiáng)的環(huán)境穩(wěn)定性

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A 鈣鈦礦/SHJ疊層太陽能電池結(jié)構(gòu)示意圖，B nBASCN干預(yù)疊層器件的截面SEM圖像，C, D 化學(xué)拋光SHJ的俯視SEM圖像（C）與截面SEM圖像（D），E 冠軍疊層器件的J-V曲線，F(xiàn) 冠軍疊層器件的EQE譜，G 冠軍疊層器件在MPP的穩(wěn)態(tài)功率輸出，H 冠軍nBASCN干預(yù)疊層器件的J-V曲線，I 冠軍nBASCN干預(yù)疊層器件的EQE譜

得益于nBA?帶來的疏水性與表面缺陷鈍化，采用nBASCN濕膜干預(yù)策略制備的器件展現(xiàn)出更強(qiáng)的環(huán)境魯棒性：

在50%相對濕度下存放480小時，未封裝器件能保持初始效率的90%以上。

在85℃高溫下老化500余小時，仍能保持近90%的初始效率。

在氮氣環(huán)境中長期存儲近3000小時，效率無顯著衰減。

本研究不僅提供了一種高效、穩(wěn)定的空氣制備鈣鈦礦/硅疊層電池的具體方案，更提出了一種通用的結(jié)晶工程思路：“濕膜干預(yù)”。它突破了“添加劑必須摻入前驅(qū)體”的傳統(tǒng)思維，為在復(fù)雜環(huán)境條件下（如波動濕度）調(diào)控鈣鈦礦及其他類似材料的結(jié)晶提供了新范式。這項工作極大推動了鈣鈦礦/硅疊層太陽能電池從實驗室走向產(chǎn)業(yè)化制造的進(jìn)程，為下一代低成本、高效率光伏技術(shù)的商業(yè)化鋪平了道路。

鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀

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美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀采用A+AA+級LED太陽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，為鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 3A+光源，光源壽命10000h+，真實還原各場景實際光照條件

可選配恒溫恒濕箱，滿足IS0S標(biāo)準(zhǔn)

多型號電子負(fù)載可選，多通道獨立運行

不同波段光譜輸出可調(diào)：350-400nm/400-750nm/750-1150nm均獨立可控

美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀主要應(yīng)用于成品鈣鈦礦單結(jié)，疊層成品電池穩(wěn)定性測試。由于鈣鈦礦電池的輸出特性易受光照、溫度等環(huán)境因素影響，其最大功率點會頻繁波動。MPPT控制器通過實時追蹤并鎖定最大功率點，能確保系統(tǒng)始終以最優(yōu)功率輸出。這不僅能最大化發(fā)電量，還能提升整個光伏系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

原文參考：Scalable ambient fabrication of perovskite/silicon tandem solar cells via wet-film intervention

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