具有双重缓冲层的柔性钙钛矿/硅串联太阳能电池

双缓冲层策略有效缓解钙钛矿/硅叠层柔性电池的机械应力，在60微米超薄硅基底上实现1cm2面积33.4%认证效率，260cm2 wafer级功率密度达1.77W/g，并保持97%以上效率通过43000次弯曲和250次热循环测试。

摘要

钙钛矿/硅串联太阳能电池因其超高的光电转换效率（PCE）而成为下一代光伏技术的有希望的候选者^1-3。然而，在反复的环境应力循环过程中产生的机械应力仍然是柔性钙钛矿/硅串联太阳能电池面临的关键挑战，这会导致界面分层和器件性能下降。在这项工作中，我们提出了一种双缓冲层策略，该策略具有应力释放机制，能够在后续的溅射沉积过程中协同减轻离子轰击的影响，并提高界面粘附性，同时保持高效的电荷提取。通过调整原子层沉积的清洗时间来制备的疏松SnO_x缓冲层可以消散应变能量，而致密的SnO_x层则能确保稳定的电接触。基于这种双缓冲层结构，这种柔性串联太阳能电池在60微米厚的超薄硅基底上制备，其在1平方厘米面积上的认证光电转换效率达到了33.4％；在260平方厘米的晶圆尺寸面积上，认证光电转换效率为29.8％，功率重量比高达1.77瓦/克。经过改良的串联太阳能电池表现出良好的耐久性：在空气中最大曲率半径约为40毫米的情况下，经过43000次弯曲循环后仍能保持超过97％的初始光电转换效率；在-40°C至85°C的温度循环测试中经过250次循环后，其光电转换效率仍保持在97％左右。