李刚&黄劲松&白杨最新Nat. Photonics：可规模化、高效稳定的PerovskiteSilicon TSCs

李刚、黄劲松、白杨等人在《Nat. Photonics》发表综述，聚焦可规模化、高效稳定的钙钛矿/硅叠层太阳能电池（TSCs），系统分析了效率提升、稳定性强化及规模化制造的关键挑战与应对策略。具体内容如下：研究背景与核心目标钙钛矿/硅叠层太阳能电池作为下一代光伏技术，其光电转换效率已突破34%，接近理论极限的35%-36%。然而，实际效率与理论值仍存在差距，且长期运行稳定性和规模化生产技术尚未成熟。研究团队由香港理工大学李刚教授、北卡罗来纳大学教堂山分校黄劲松教授及中科院深圳先进院白杨研究员等组成，旨在通过多学科方法（材料科学、器件工程、经济建模）推动该技术从实验室到商业化应用的转化。最新研究进展与关键要点效率突破与可靠性提升认证效率超34%，但需进一步降低电池到组件的功率损耗，并优化与工业标准匹配的材料及工艺可制造性。重点探讨减少光学损耗（如抗反射涂层、纹理化表面设计）和电学损耗（如载流子选择性接触、钝化层优化）的策略。规模化制造技术强调钙钛矿顶层沉积技术与现有工业硅生产线的兼容性，例如溶液处理、气相沉积或混合技术的优化。需解决大面积制造中的均匀性、缺陷控制问题，同时平衡生产率与成本效益。双端（2T）叠层电池研究进展2T结构因工艺简单、成本低成为主流，但需克服热膨胀系数差异和界面复合损耗等挑战。功能性自组装单分子层（SAMs）作为空穴传输层（HTLs），以及非富勒烯受体作为电子传输层（ETLs），可显著提升器件稳定性。稳定性挑战与应对策略反向偏压稳定性管理光谱变化和温度波动可能引发反向偏压问题，需通过材料工程（如开发纯碘化物基宽带隙钙钛矿CsPbI?或富铯CsFAPbI?）控制阳离子迁移和相分离。窄带隙钙钛矿顶电池的双面叠层设计可缓解相分离问题。加速稳定性测试标准建议按照国际电工委员会（IEC）标准进行严格测试（如湿热、热循环、紫外老化），以提高实际寿命预测的准确性。开发多功能钝化剂（如高pKa值化合物）可有效钝化缺陷，延长器件寿命。商业化进程中的关键挑战材料稳定性难题钙钛矿材料对水分、氧气、紫外线和温度波动敏感，需通过封装技术、材料工程（如聚合SAMs或增强锚定基团的SAMs）和器件设计（如稳健的电荷传输层）提升稳定性。界面降解机制（如钙钛矿/硅、钙钛矿/CTL界面）需深入理解并有效控制。环境与资源问题稀有元素可用性和铅毒性引发监管担忧，需寻找可持续替代材料（如无铅钙钛矿）并制定回收或铅封存策略。透明评估能量回收时间、碳足迹和资源利用效率，以证明生态效益。规模化制造困境实验室效率向商业规模转化的过程中，需优化溶液处理、气相沉积等技术，确保大面积制造的均匀性和缺陷控制。三端（3T）、四端（4T）及双面设计可克服热和光学失配问题，但需进一步降低成本。未来展望与应对策略多学科融合研究结合材料科学（如新型钝化剂开发）、器件工程（如界面优化）和经济建模（如平准化度电成本分析），加速技术迭代。替代结构设计3T、4T及双面叠层电池可缓解热和光学失配问题，但需平衡复杂性与成本。柔性钙钛矿/硅叠层电池在便携式设备和建筑一体化光伏（BIPV）领域具有潜力。产业协同创新学术界与产业界需加大投入，共同解决科学挑战（如材料降解机制）和技术障碍（如规模化制造工艺）。建立标准化测试协议和可靠性认证体系，推动技术商业化落地。文献信息标题: Towards efficient, scalable and stable perovskite/silicon tandem solar cells作者: Guang Yang, Chunyan Deng, Chongwen Li, Tao Zhu, Dachang Liu, Yang Bai, Qi Chen, Jinsong Huang & Gang Li链接: Nature Photonics文章页面该综述为钙钛矿/硅叠层电池的研发提供了系统性框架，强调了跨学科合作与产业协同的重要性，为下一代光伏技术的商业化应用指明了方向。