主要内容

目前，在新加坡国立大学侯毅助理教授和中科院深圳**技术研究院王在伟研究员的引领下，其团队聚焦于太阳能电池领域的前沿研究。市售单结光伏器件的光电转换效率（PCE）已接近约29%的理论极限值，这促使科研人员探索新的技术路径以突破效率瓶颈。多结太阳能电池通过叠加具有互补带隙的多种材料，能够有效拓宽对太阳光谱的吸收范围，进而提升光电转换效率，相较于仅含单一吸光层的光伏器件具有显著优势。基于此，团队深入开展了钙钛矿 - 钙钛矿 - 硅三结太阳能电池（TJSCs）的性能研究，此类电池已报道的PCE为27.62%，理论**PCE可达44.3%，展现出巨大的发展潜力。

金属卤化物钙钛矿材料的带隙可通过化学手段进行精准调控，这对于多结太阳能电池而言至关重要。通过合理设计带隙，能够使不同吸光层分别吸收不同波段的光，实现光谱的*效利用。然而，针对多结应用而设计带隙的钙钛矿材料在成膜过程中常面临结晶性不佳的问题，这会导致在暴露条件下发生限制PCE的相分离现象，成为制约多结太阳能电池性能提升的关键因素。

为解决上述问题，团队开展了大量创新性研究。通过添加锡（如二氯化锡，其可调节钙钛矿的电子结构，优化载流子传输性能）和/或采用多种离子（如钾离子、铷离子，它们能够进入钙钛矿晶格，稳定晶体结构）或配体（如硫醇类配体，可与钙钛矿表面缺陷结合，减少非辐射复合）进行掺杂来改变材料组成，成功提升了单层性能及器件整体稳定性。在实际辐射条件下，钙钛矿基三结太阳能电池展现出较*的**能量产出（每年895千瓦时/平方米），彰显出巨大的应用潜力。团队认为，若能进一步降低开路电压损失、改善中间层的带隙匹配度，并着重提升制备工艺的可重复性与可扩展性，钙钛矿基三结太阳能电池有望突破概念验证阶段，迈向实际应用。

除了三结太阳能电池，团队在多结太阳能电池的其他类型研究中也取得了重要进展。一种全钙钛矿四结叠层电池已实现27.9%的效率，其通过更精细的带隙设计，进一步提*了对太阳光谱的利用率。此外，团队还成功展示出一种钙钛矿 - 硅双结太阳能电池，在有效面积达330.56平方厘米的条件下，其效率仍能达到28.6% 。这一制备过程需要在各种尺寸的设备上保持*度一致性、可重复性和*生产良率，从而有助于从实验室顺利过渡到工业生产线 。诸如刮刀涂布、狭缝涂布和喷墨打印等可扩展的溶液基沉积技术，已展现出制备面积*达804平方厘米的钙钛矿光伏器件的潜力，但随着器件面积增大，这些技术可能因涂布均匀性变差、溶剂挥发不充分等原因面临着性能下降的挑战 。

本综述表明，针对钙钛矿基多结器件的研究才刚刚起步，在侯毅助理教授和王在伟研究员的带领下，团队后续将在材料设计、制备工艺优化、器件性能提升等方面开展更深入的研究，为推动钙钛矿基多结太阳能电池的商业化应用贡献力量。

文献信息

Perovskite-based multi-junction solar cells

Yuxin Yao, Shunchang Liu, Carlos D. Rodríguez-Gallegos, César A. Rodríguez-Gallegos, Zaiwei Wang & Yi Hou

https://www.nature.com/articles/s44359-025-00103-8

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