武汉理工李蔚&晶科徐孟雷等最新AEM
- 2026-10-08 20:49:52
当前钙钛矿产业长三角市场竞争白热化、客户资源趋于饱和，开拓新区域成为产业突破关键。为抢抓钙钛矿产业规模化发展机遇，由中国国际科技促进会钙钛矿产业分会指导、光伏领跑者创新论坛主办的“首届钙钛矿与叠层电池（华中）产业化论坛”，将于2026年6月10-12日在湖北武汉盛大召开，论坛以武汉为核心枢纽，贯通华中全域、联动全国产业链，打造中部钙钛矿产业第一平台。
本期文章推荐：Stable Self-Assembled Monolayers Anchoring and Enhanced Antireflection in Four-Terminal Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via a VOx-NiOx Composite Contact于2026年5月6日发表于《Advanced Energy Materials》
通讯作者：武汉理工大学李蔚&浙江晶科能源有限公司徐孟雷&青岛理工大学崔洪涛
摘要：自组装单分子层（SAMs）已显著提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率（PCE），但其界面锚固作用薄弱严重限制了器件的工作稳定性。为强化 SAM 锚固效果，氧化镍（NiOₓ）被广泛用作基底材料。
然而，利于强结合的 NiOₓ表面通常氧化程度更高、羟基更富集，这会同时加剧寄生吸收与界面损耗，该问题在半透明及四端叠层器件中尤为突出。本文设计了一种VOₓ-NiOₓ复合空穴传输结构，将富羟基的 VOₓ纳米团簇与致密的 NiOₓ表层相结合。
该复合界面可为 SAM 提供致密且化学均匀的反应位点，实现牢固锚固，同时维持利于空穴提取的能级匹配关系，并抑制反射与寄生吸收。基于该结构，带隙 1.67 eV、有效面积 0.148 cm² 的半透明钙钛矿太阳能电池实现了21.68% 的光电转换效率；在 25℃、1 倍太阳光照下进行最大功率点追踪 1472 小时后，效率保持率达 98%；在 85℃暗态老化 1000 小时后，效率保持率仍为 90%。
将其集成至四端钙钛矿 / 硅叠层电池中，1 cm² 器件的光电转换效率可达31.25%。本工作通过将锚固作用与光学损耗解耦，为钙钛矿叠层光伏提供了可规模化应用的界面设计思路。
核心策略：构建ITO/VOₓ-NiOₓ复合空穴选择接触结构：
1、激光沉积VOₓ纳米团簇：提供高密度、高均匀性羟基锚固位点； 2、磁控溅射致密 NiOₓ顶层：保证连续空穴传输通道，优化能级排列； 3、协同作用：实现SAM 强锚固、高效空穴提取、低光学损耗三者平衡。
器件性能数据
1、单结半透明钙钛矿电池
0.148 cm²：PCE=21.68%； 1 cm²：PCE=20.64%，稳态效率20.20%。
2、四端钙钛矿 / 硅 (TOPCon) 叠层电池
1 cm² 器件总效率达 31.25%； 硅底电池短路电流密度：19.0 mA·cm⁻²（纯 NiOₓ为 17.6 mA・cm⁻²）； 硅底电池效率：10.61%（纯 NiOₓ为 9.68%）。
3、长期稳定性
25℃、1 倍光强最大功率点追踪1472 h：效率保留98%； 85℃暗态老化1000 h：效率保留90%。
工艺与应用价值
制备工艺：激光沉积 + 磁控溅射，无溶剂、可规模化； 设计原则：解耦 SAM 锚固与光学损耗，适配半透明与叠层器件； 应用场景：高效稳定钙钛矿 / 硅四端叠层光伏。
器件制备
一、钙钛矿前驱液配制：将 61.83 mg 碘化铯（CsI）、199.83 mg 甲脒碘盐（FAI）、154.14 mg 溴化铅（PbBr₂）与 451.79 mg 碘化铅（PbI₂）共同溶解于二甲基亚砜 (DMSO) 与 N,N‑二甲基甲酰胺 (DMF) 体积比 3:1 的混合溶剂中，配制成 1 mL 钙钛矿前驱液。
二、器件制备
1. 半透明钙钛矿太阳能电池
- 基底清洗
ITO 基底依次用洗涤剂、去离子水、乙醇分别超声清洗 15 分钟，氮气吹干后进行紫外臭氧处理 15 分钟。 - VOₓ沉积
采用激光烧蚀法制备氧化钒（VOₓ）层；使用脉冲激光打标机（YLP‑M30），波长 1064 nm，脉宽 100 ns，重复频率 30 kHz，输出功率 30 W；激光聚焦于钒靶，计算机控制逐线扫描，扫描间距 0.03 mm，扫描速率 1.0 m/s，预设厚度约 100 nm。 - NiOₓ沉积
在 VOₓ修饰的基底上采用磁控溅射沉积 10 nm 厚氧化镍（NiOₓ）层。 - SAM 空穴传输层
将 4PADCB 溶于乙醇（浓度 0.5 mg/mL），过滤后取 80 μL 滴涂于 NiOₓ表面，3000 rpm 旋涂 30 秒，100 ℃退火 10 分钟。 - 钙钛矿层制备
冷却后取 100 μL 钙钛矿前驱液滴涂于空穴传输层，立即5000 rpm 旋涂 30 秒；旋涂最后 8 秒时，向基底快速滴加 180 μL 含 p‑CF₃O‑PEAI 的乙酸乙酯溶液（浓度 0.1 mg/mL）；随后100 ℃退火 30 分钟。 - 后钝化层
冷却后将 PI 溶于异丙醇（浓度 0.3 mg/mL），5000 rpm 旋涂 30 秒，100 ℃退火 10 分钟。 - 电子传输与电极
依次热蒸发沉积 25 nm C₆₀层，原子层沉积（ALD）10 nm 氧化锡（SnOₓ）层；室温下射频溅射沉积 100 nm 铟锌氧化物（IZO，In:Zn=80:20）层；最后通过定制掩膜版热蒸发沉积 300 nm 厚银栅电极。
2. 隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）硅电池
基底采用磷掺杂 n 型单晶硅片，厚度约 180 μm。 - 正面制绒
在含有机添加剂的 KOH 碱性溶液中进行工业标准碱蚀刻制绒。 - 硼发射极
在管式炉中以 BBr₃为硼源扩散制备硼发射极。 - 背面处理
采用 HF/HNO₃混合液湿法蚀刻去除背面扩散层；在含添加剂的 KOH 溶液中抛光背面；生长薄热氧化层，550 ℃低压化学气相沉积（LPCVD）本征多晶硅。 - 磷掺杂
通过 POCl₃扩散对本征多晶硅进行磷掺杂，形成 n⁺多晶硅。 - 掩膜与刻蚀
等离子体增强化学气相沉积（PECVD）制备 SiO₂掩膜层；激光刻蚀定义 1 cm×1 cm 有效面积，含添加剂 NaOH 溶液清洗刻蚀区域；HF 蚀刻去除磷硅玻璃（PSG）与正面绕镀多晶硅；湿法蚀刻去除硼硅玻璃（BSG）、残留 n⁺多晶硅、背面 SiO₂掩膜及 PSG。 - 钝化与电极
原子层沉积 Al₂O₃钝化制绒面，PECVD 沉积 SiNₓ封装；丝网印刷 Ag/Al 浆料，链式炉烧结形成欧姆接触；激光切割为 2.5 cm×2.5 cm 电池；背面热蒸发 300 nm 银电极，正面涂覆导电银浆并固化以提升导电性。
图文速览
作者：Wei Jiang, Hong-Qiang Du, Jing-Sheng Jin, Jun-Gan Wang, Meng-Lei Xu, Zhen-Ze Zhai, Fei-Yue Zhang, Qi-Bo Yuan, Long-Hui Yang, Yu-Song Xiao, Jun-Hui Lu, Jie Xu, Xin-Jun Yang, Yu-Qi Lan, Yong Yu, Chang-Ming Liu, Jie Yang, Xin-Yu Zhang, Hong-Tao Cui, Yi-Bing Cheng, Wei Li
查看原文（点击底部阅读原文跳转）：
https://doi.org/10.1002/aenm.71036
论坛信息
指导单位：中国国际科技促进会钙钛矿产业分会
主办单位：光伏领跑者创新论坛
时间地点：2026年6月10-12日，中国·武汉
联合主办：湖北万度光能有限责任公司、武汉九曜光电科技有限公司
协办单位：武汉逸飞激光股份有限公司
晚宴支持：武汉爱疆科技有限公司、武汉元禄光电技术有限公司
日程安排：
参会报名：18017724437，18017729437
合作赞助：18017729437，13815255935
参会费用：5月22日前早鸟价1500元/人(原价3000)，会员/高校/组团更有折上折！
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参会单位 | 万度光能、九曜光电、逸飞激光、爱疆科技
参会单位 | 武汉大学、永珈光能、湖北文理、襄阳华智
参会单位 | 华中科大、武汉理工、碳遁科技、鼎能光电
参会单位 | 再石资本、柯耐士、柏楚数控、晶升装备
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来源：钙钛矿学习与交流 编辑：Melody
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摘要：自组装单分子层（SAMs）已显著提升钙钛矿太阳能电池（PSCs）的光电转换效率（PCE），但其界面锚固作用薄弱严重限制了器件的工作稳定性。为强化 SAM 锚固效果，氧化镍（NiOₓ）被广泛用作基底材料。
然而，利于强结合的 NiOₓ表面通常氧化程度更高、羟基更富集，这会同时加剧寄生吸收与界面损耗，该问题在半透明及四端叠层器件中尤为突出。本文设计了一种VOₓ-NiOₓ复合空穴传输结构，将富羟基的 VOₓ纳米团簇与致密的 NiOₓ表层相结合。
该复合界面可为 SAM 提供致密且化学均匀的反应位点，实现牢固锚固，同时维持利于空穴提取的能级匹配关系，并抑制反射与寄生吸收。基于该结构，带隙 1.67 eV、有效面积 0.148 cm² 的半透明钙钛矿太阳能电池实现了21.68% 的光电转换效率；在 25℃、1 倍太阳光照下进行最大功率点追踪 1472 小时后，效率保持率达 98%；在 85℃暗态老化 1000 小时后，效率保持率仍为 90%。
将其集成至四端钙钛矿 / 硅叠层电池中，1 cm² 器件的光电转换效率可达31.25%。本工作通过将锚固作用与光学损耗解耦，为钙钛矿叠层光伏提供了可规模化应用的界面设计思路。
核心策略：构建ITO/VOₓ-NiOₓ复合空穴选择接触结构：
1、激光沉积VOₓ纳米团簇：提供高密度、高均匀性羟基锚固位点； 2、磁控溅射致密 NiOₓ顶层：保证连续空穴传输通道，优化能级排列； 3、协同作用：实现SAM 强锚固、高效空穴提取、低光学损耗三者平衡。
器件性能数据
1、单结半透明钙钛矿电池
0.148 cm²：PCE=21.68%； 1 cm²：PCE=20.64%，稳态效率20.20%。
2、四端钙钛矿 / 硅 (TOPCon) 叠层电池
1 cm² 器件总效率达 31.25%； 硅底电池短路电流密度：19.0 mA·cm⁻²（纯 NiOₓ为 17.6 mA・cm⁻²）； 硅底电池效率：10.61%（纯 NiOₓ为 9.68%）。
3、长期稳定性
25℃、1 倍光强最大功率点追踪1472 h：效率保留98%； 85℃暗态老化1000 h：效率保留90%。
工艺与应用价值
制备工艺：激光沉积 + 磁控溅射，无溶剂、可规模化； 设计原则：解耦 SAM 锚固与光学损耗，适配半透明与叠层器件； 应用场景：高效稳定钙钛矿 / 硅四端叠层光伏。
器件制备
一、钙钛矿前驱液配制：将 61.83 mg 碘化铯（CsI）、199.83 mg 甲脒碘盐（FAI）、154.14 mg 溴化铅（PbBr₂）与 451.79 mg 碘化铅（PbI₂）共同溶解于二甲基亚砜 (DMSO) 与 N,N‑二甲基甲酰胺 (DMF) 体积比 3:1 的混合溶剂中，配制成 1 mL 钙钛矿前驱液。
二、器件制备
1. 半透明钙钛矿太阳能电池
- 基底清洗
ITO 基底依次用洗涤剂、去离子水、乙醇分别超声清洗 15 分钟，氮气吹干后进行紫外臭氧处理 15 分钟。 - VOₓ沉积
采用激光烧蚀法制备氧化钒（VOₓ）层；使用脉冲激光打标机（YLP‑M30），波长 1064 nm，脉宽 100 ns，重复频率 30 kHz，输出功率 30 W；激光聚焦于钒靶，计算机控制逐线扫描，扫描间距 0.03 mm，扫描速率 1.0 m/s，预设厚度约 100 nm。 - NiOₓ沉积
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冷却后取 100 μL 钙钛矿前驱液滴涂于空穴传输层，立即5000 rpm 旋涂 30 秒；旋涂最后 8 秒时，向基底快速滴加 180 μL 含 p‑CF₃O‑PEAI 的乙酸乙酯溶液（浓度 0.1 mg/mL）；随后100 ℃退火 30 分钟。 - 后钝化层
冷却后将 PI 溶于异丙醇（浓度 0.3 mg/mL），5000 rpm 旋涂 30 秒，100 ℃退火 10 分钟。 - 电子传输与电极
依次热蒸发沉积 25 nm C₆₀层，原子层沉积（ALD）10 nm 氧化锡（SnOₓ）层；室温下射频溅射沉积 100 nm 铟锌氧化物（IZO，In:Zn=80:20）层；最后通过定制掩膜版热蒸发沉积 300 nm 厚银栅电极。
2. 隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）硅电池
基底采用磷掺杂 n 型单晶硅片，厚度约 180 μm。 - 正面制绒
在含有机添加剂的 KOH 碱性溶液中进行工业标准碱蚀刻制绒。 - 硼发射极
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通过 POCl₃扩散对本征多晶硅进行磷掺杂，形成 n⁺多晶硅。 - 掩膜与刻蚀
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