最新Science Bulletin | 苏州大学研究双面钙钛矿太阳能电池Bi-PSCs，突破23.4%效率

双面钙钛矿太阳能电池（Bi-PSCs）因光子利用率低导致短路电流密度（Jsc）显著降低，限制了其性能。本文提出通过调控高浓度钙钛矿前驱体的结晶过程，以制备高质量钙钛矿薄膜（1320 nm），从而最小化光子损失。优化后的Bi-PSCs实现了23.4%的前表面效率（认证效率22.96%）和创纪录的Jsc（25.01 mA cm⁻²）。在反射率0.2的双面光照下，输出功率密度达26 mW cm⁻²，且未封装电池使用美能MPPT多通道电池测试系统在2000小时MPPT跟踪后仍保持80%初始效率。

钙钛矿前驱体的结晶

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钙钛矿前驱体的结晶过程

(a) 无EGTHCl掺杂的2.0 mol L⁻¹钙钛矿前驱体结晶过程（10-90秒）
(b) 含EGTHCl掺杂的结晶过程（10-90秒），标尺：100 μm
(c) 退火过程中湿膜的原位紫外-可见吸收光谱（含/不含EGTHCl）
(d) GIXRD测试的2θ-sin²ψ线性拟合结果
(e) 含/不含EGTHCl分子的钙钛矿薄膜形成相演化示意图在结晶调控方面，在 2.0 mol・L⁻¹ 的高浓度前驱体中，未掺杂 EGTHCl 的薄膜会发生快速无序结晶，表面粗糙且存在大量孔洞；而掺杂 EGTHCl 后，结晶过程显著放缓（从 8.7 s 延长至 12.5 s），形成有序的自上而下的晶粒生长，与低浓度前驱体的结晶行为相似。同时，EGTHCl 可显著降低薄膜内部的应力梯度，缓解晶格失配和晶界应力积累，进一步促进有序晶粒生长 。在缺陷钝化方面，EGTHCl 表现出优异的性能。SEM结果显示，其可改善薄膜平整度、减少表面 PbI₂含量，并促进跨厚度大晶粒的形成，降低晶粒间挤压效应 。XPS分析证实，EGTHCl 通过 Cl ⁻钝化碘空位、通过 - NH₂⁺与 I⁻形成氢键，有效减少缺陷态密度。光致发光（PL）和TRPL结果表明，EGTHCl 可减少非辐射复合、延长载流子寿命，显著提升薄膜质量。

Bi-PSCs性能提升

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Bi-PSCs的光电性能

(a) Bi-PSCs电池结构（FTO/SnO₂/钙钛矿/钝化层/Spiro-OMeTAD/MoOₓ/ITO）
(b) 对照组与优化组电池的电流-电压曲线
(c) 目标电池添加背反射层前后的J-V曲线对比
(d) 现有Bi-PSCs的冠军Jₛc与吸收层厚度对比
(e) 外量子效率（EQE）曲线
(f) 电池效率统计直方图
(g) 双面光照下的I-V曲线
(h) 持续光照下的最大功率点跟踪稳定性基于 EGTHCl 的调控策略，双面膜 PSCs 的性能得到全面优化。所制备的电池结构为 FTO/SnO₂/ 钙钛矿 / 钝化剂 / SpiroOMeTAD/MoO₃/ITO，其正面PCE 达到 23.4%，短路电流密度（Jsc）创下 25.01 mA・cm⁻² 的纪录，是目前双面膜 PSCs 的最高值。在光学性能方面，1.32 μm 的钙钛矿薄膜厚度已能满足减少光子损失的需求，添加反射层对其 Jsc 无显著提升，证明厚膜的光子利用效率已得到充分发挥。背面性能测试显示，其Jsc 为 22.59 mA・cm⁻²，PCE 为20.64%，双面膜因子达 0.887 。稳定性方面，未封装电池在2000 小时的最大功率点MPPT跟踪后仍保持初始效率的80%，远超对照组电池的 300 小时。在反照率为 0.2 时，电池输出功率密度达 26 mW・cm⁻²，接近最佳单面 PSCs 的性能，展现出巨大的应用潜力。EGTNCl策略有效解决了双面钙钛矿太阳能电池（Bi-PSCs）高浓度前驱体结晶问题，提升晶体质量和缺陷钝化，使Bi-PSCs前端PCE破23.4%纪录，稳定性方面，在 2000 小时的最大功率点MPPT跟踪后仍保持初始效率的80%。提供了可扩展的光电优化路径，支持Bi-PSCs商业化（如双面集成和光子工程），同时填补单面PSCs性能差距。

美能MPPT多通道电池测试系统

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美能MPPT多通道电池测试系统采用A+AA+级LED太阳光模拟器作为老化光源，以其先进的技术和多功能设计，为钙钛矿太阳能电池的研究提供了强有力的支持。

• 光源等级：A+AA+，光谱匹配度A+级，均匀性A级，长时间稳定性A+级
• 有效光斑大小:≥250*250mm（可定制）
• 光强可调节: 0.2sun, 0.5sun, 1sun, 1.5sun，4个档位
• 功率独立可控：300-400 nm/400-750 nm/750-1200 nm

美能MPPT多通道电池测试系统可以为钙钛矿太阳能电池提供高精度、多功能的测试平台，特别专注于动态性能追踪、光照老化模拟。

原文参考：Controlling high-concentration precursor crystallization to minimize photon loss in bifacial perovskite solar cells

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