双面钙钛矿串联电池：阴暗天发电量暴增50%

　　光伏产业撞上了效率“天花板”。主流单晶硅电池逼近29%的理论极限，降本增效急需新方案。双结串联技术凭借超40%的理论潜力成为破局关键，而

　　效率瓶颈下的曙光实验室里，小面积全钙钛矿串联电池效率已达26.4%，模块效率也突破19.1%。但一个致命问题阻碍了产业化：为实现高效率，顶部子电池常常要高溴钙钛矿（带隙1.68eV），这类材料极易发生“光致相分离”，导致电池性能快速衰减。

　　科研团队祭出妙招——双面电池结构。用透明导电层（TCO）和玻璃封装替代背面金属电极，让电池能“双面吃光”！这带来了两大核心优势：

　　稳定性大翻身：双面设计神奇地将顶部子电池的最佳带隙拉低至1.56 eV，成功避开了相分离的“死亡阈值”。这在某种程度上预示着电池在实际风吹日晒中更耐用可靠，解决了高溴钙钛矿的致命伤。

　　发电量跃升：实验室标准测试（仅正面光照）下，双面电池因透光损失，效率比单面低4.9%（优化前）。但一到真实环境，故事就反转了！地面反射光（反照率）成为“神助攻”：

　　即使在反射能力极弱的深色砂岩地面（反照率仅9%），双面电池的实际发电量（能量产量）已超越单面电池！

　　若地面反射够强（如雪地或白屋顶，模拟为100%反照率），发电量增益最高可达惊人的40-50%！这相当于凭空多出近半个电池的发电能力。

　　团队利用专业模拟平台EYcalc，在全球不同气候和地面条件下验证了双面钙钛矿串联的威力。其核心在于高效“捕捉”环境中的漫射光和地面反射光，在清晨、黄昏、阴天或多云天气等弱光环境下表现尤其突出，大幅度的提高全年的总发电量。

　　通过精密优化电池的光学设计（如超薄抗反射层MgF2）和电学性能，团队将单面电池效率推至31.9%，双面电池也达到30.8%。更关键的是，双面设计减少了对背面昂贵金属电极的依赖，为大幅降本开辟了空间。

　　这项突破的价值远超实验室效率数字。它精准命中了高溴钙钛矿的稳定性痛点，用巧妙的带隙设计“化险为夷”；更通过“借光”环境反射，让每一缕散射的阳光都转化为电力，明显提升了实际发电量（安永）。在产业界苦寻降本增效新路径的当下，双面全钙钛矿串联技术从材料根基到系统架构，为下一代高效光伏组件点亮了明灯。

　　随着工艺持续优化与规模化推进，双面全钙钛矿串联电池有望成为击穿光伏成本临界点的“尖刀”——让清洁电力的普及，真正迎来加速度时代。

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　　具有可调带隙的宽带隙(WBG，≥1.60 eV)混合卤化物钙钛矿对于推进叠层光伏(PV)至关重要。然而，宽带隙钙钛矿太阳能电池性能损失严重，通常直接与卤离子迁移(HIM)有关。虽然抑制卤离子迁移的策略改善了器件性能，但卤离子迁移与器件性能之间的潜在关系仍然模糊且存在争议。

　　浙江大学和浙江爱光太阳能科技的研究人员解释说，虽然钙钛矿-硅叠层光伏电池很着迷，但实现利用金字塔尺寸大于 2 μm 的工业纹理硅 (ITS) 的高效叠层架构仍然是一项重大挑战。这种纹理表面使后续空穴选择层沉积的均匀覆盖和钙钛矿的高质量沉积变得复杂，最后导致叠层器件的显著接触损耗。

　　近日，大哲光能“大面积钙钛矿太阳能电池产业化”项目成功入围第十四届中国创新创业大赛暨第十二届浙江省“火炬杯”创新创业大赛新能源、新能源汽车、节能环保行业决决赛前十。嘉兴大哲光能有限公司专注于钙钛矿太阳能电池的研发和生产，在核心指标——光电转换效率上取得了国际前沿水平的突破性进展。2025年上半年，1×2m大面积钙钛矿薄膜成功流片，完成从底层技术到工程化能力的全面突破。

　　研究人员设计了一种钙钛矿结晶动力学调控模板，通过同步引入 SCN⁻和挥发性 NH₄⁺配体，实现了钙钛矿的快速成核与晶体生长抑制。由此制备出的高质量钙钛矿薄膜具有更大的晶粒尺寸、更优异的结晶度、有序的表面形貌以及得到补偿的残余应变。有必要注意一下的是，在钙钛矿薄膜的埋层界面检测到的残留 SCN⁻配体还倾向于充当界面钝化剂。

　　计算与实验分析表明：偕胺肟的氨基（-NH2）、羟基（─OH）和亚胺基（─C═N）可协同配位Pb2+调控结晶过程，而吡啶单元通过卤素-氮（halogen–N）配位有效键合碘分子（I2）以抑制碘相关缺陷。相较于2-PyA和4-PyA，间位取代的3-PyA因空间位阻效应更小且吸电子能力更弱，表现出更显著的相互作用。

　　解决钙钛矿太阳能电池的效率和长期稳定性限制源于晶体缺陷以及界面能级错位，中国研究人员设计了双二硫化物作为钙钛矿和电子传输层界面处的多功能界面改性剂。频闪散射显微镜显示，SF处理薄膜具备优秀能力的长期载流子动力学，在环境空气中2000小时后仍保留其初始最大载流子扩散系数的~86%，远超于参考器件。有必要注意一下的是，在环境储存三个月后，SF改性钙钛矿薄膜的平均载流子扩散系数比对照组高出约3倍，强调钙钛矿薄膜质量的增强。

　　基于此，华中科技大学韩宏伟等人提出一种基于六亚甲基二异氰酸酯的原位后处理策略，以强化钙钛矿—碳电极间的空穴收集与传输。该策略使实验室级器件获得23.2%的光电转换效率，57.3cm迷你组件效率达19.4%。图文信息图1：HDI反应后处理对钙钛矿电学性能的调控。c，HDI处理组平面钙钛矿薄膜表面电势的KPFM测试结果。图2：钙钛矿反应后处理机理与缺陷钝化表征。f，FAI及其与FAHDI混合物的H-NMR谱。

　　华中科技大学韩宏伟等人提出一种基于六亚甲基二异氰酸酯的原位后处理策略，以强化钙钛矿—碳电极间的空穴收集与传输。图文信息图1：HDI反应后处理对钙钛矿电学性能的调控。c，HDI处理组平面钙钛矿薄膜表面电势的KPFM测试结果。图2：钙钛矿反应后处理机理与缺陷钝化表征。f，FAI及其与FAHDI混合物的H-NMR谱。该结果凸显了在无空穴传输层p-MPSC中，强化空穴输运与提取对效率提升的决定性作用。

　　钙钛矿/空穴传输层界面的合理分子设计提供了一种抑制CsPbI3-xBrx基钙钛矿太阳能电池中非辐射复合的可行策略。然而，用单一分子修饰剂同时实现高效的缺陷钝化和快速的电荷提取仍然具有挑战性。优化后的器件实现了22.49%的功率转换效率，这是迄今为止此类钙钛矿太阳能电池的最高报道值。这项研究提供了一种有前景的分子工程方法，可通过界面改性来增强无机钙钛矿太阳能电池的性能和耐久性。

　　两亲性分子OTAB在3DCsFAMA钙钛矿薄膜上形成自组装层，增强器件性能和长期稳定性。OTAB还提高了表面光滑度、薄膜均匀性，并促进了表面晶体取向。此外，OTAB中的溴离子有效地钝化了缺陷，从而抑制了离子迁移并减轻了非辐射复合。因此，基于OTAB的器件表现出卓越的性能，实现了22.61%的功率转换效率，短路电流密度为25.36mA/cm2，开路电压为1.10V，填充因子为81.36%。

　　极电光能副总裁姜伟龙告诉《中国能源报》记者，“当前晶硅技术发展趋近瓶颈，进一步降本增效只能靠新材料。钙钛矿技术有更高的理论效率极限和更大的降本空间，且保持着快速发展的新趋势，具有大规模商业应用前景。目前钙钛矿产业化已经走到中试向量产转化的关键点，是投资的最佳时机。”

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