近日，工程中心、材料学院赵德威团队针对全钙钛矿叠层太阳电池组件的最近进展，在Science上发表了题为“Tandem modules get better—An all-perovskite tandem solar module breaks 24% efficiency”的观点论文。四川大学为该论文唯一通讯单位，我院赵德威教授为通讯作者，陈聪特聘副研究员为第一作者。
钙钛矿/钙钛矿（简称全钙钛矿）叠层太阳组件因制备工艺简单并有望突破单结太阳电池的肖克利-奎伊瑟极限而备受关注。作为重要组成部分的窄带隙钙钛矿子电池仍然存在亟待解决的基础科学与技术问题，如大面积窄带隙钙钛矿的不均匀结晶、严重的界面非辐射复合损失等，这些问题严重制约了窄带隙和全钙钛矿叠层电池和组件的发展。开发新型制备方法和钝化策略改善大面积窄带隙钙钛矿子电池的结晶均匀性对提升全钙钛矿叠层组件的效率和稳定性意义重大。
该观点文章对同期Science杂志发表的关于大面积窄带隙钙钛矿电池及全钙钛矿叠层组件取得的最新进展进行了介绍。大面积窄带隙钙钛矿中引入甘氨酰胺盐酸盐能使前驱体在溶液中产生强配位，大幅延长结晶时间窗口，从而获得结晶均匀的钙钛矿薄膜，并钝化钙钛矿层埋底界面。最终获得24.5%的认证效率（~20 cm^2）。
文章最后指出，此次全钙钛矿叠层组件进展为在大面积均匀高质量钙钛矿薄膜制备方面优化添加剂工程和涂布技术提供了新思路。进一步提高大面积全钙钛矿叠层组件的效率至可达到的效率极限∼34%是下一个重要的目标。此外，最大限度地减少钙钛矿材料在实际户外环境中的降解是决定全钙钛矿叠层组件商业能力的关键因素。
该研究得到国家自然科学基金委、四川大学（工科特色团队项目、中央高校基本科研业务费）等经费支持。
赵德威教授团队简介：
赵德威，四川大学教授，博士生导师，曾入选2019年国家级青年人才、四川省学术和技术带头人、四川省杰出青年科技人才、四川省青年人才引进计划，曾获德国教育科技部“绿色精英奖(Green Talent)”和国家留学基金委“国家优秀自费留学生奖学金”等。2022年入选科睿唯安“高被引科学家”和爱思唯尔中国高被引学者。主持国家重点研发计划课题、国家重点研发计划“政府间国际科技创新合作”项目、国家自然科学基金面上项目、四川省杰出青年科技人才项目等。2022年指导学生团队荣获第八届中国国际“互联网+”大学生创新创业大赛金奖。
赵德威课题组一直致力于研究高性能全钙钛矿叠层太阳能电池关键光伏材料与器件机理相关的基础科学与关键技术问题。系统探究了宽、窄带隙钙钛矿薄膜结晶动力学过程，开发高效电荷传输材料与界面材料、钙钛矿光伏结晶退火与缺陷钝化等新方法、新思路，设计优化了新型中间连接层（也称隧穿结或复合结）并阐明了载流子复合机制等。研制出世界纪录效率的1 cm^2全钙钛矿叠层电池并两次被业界国际权威的《Solar cell efficiency tables》收录。成果入选2023年度“四川十大科学进展”。发表论文160余篇，包括Nature 1篇、Science 3篇、Nature Energy 4篇、Advanced Materials 5篇、Energy Environ. Sci. 5篇、Joule 2篇等。
陈聪，四川大学材料科学与工程学院特聘副研究员，四川大学双百人才计划入选者。主持国家重点研发计划子课题、国家自然科学基金青年项目、四川省自然科学基金青年项目等。在Nature、Science、Nat. Energy、Energy Environ. Sci.等SCI期刊上发表论文数十篇，目前的研究方向为宽带隙钙钛矿及高效钙钛矿基叠层太阳能电池。
文章链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn7930
