有机太阳能电池（OSCs）的发展已见成效，采用非富勒烯受体（NFAs）的小分子材料，使其能量转换效率（PCE）超过了19%。然而，有机材料在吸收光谱上存在局限，尤其是NIR和NUV区域的吸收不佳。为了提升光吸收能力，研究人员提出了低带隙NFAs和多组分策略，虽然提高了JSC，但在单一结OSCs中无法最小化高能量光子的能量损失。 串联太阳能电池（TSCs）结合了宽带隙（WBG）和低带隙（LBG）半导体，可以扩展吸收光谱，减少能量损失，从而提升光伏性能。研究人员探索了2T和4T两种结构，其中2T架构因其较低的寄生吸收和易于模块整合而受到青睐。然而，高性能WBG有机材料的开发相对落后，而全无机钙钛矿（如CsPbI2Br）因其可调的宽带隙和热稳定性，成为前子电池的理想材料。 南方科技大學 Aung Ko Ko KYAW 團隊於Advanced Science (DOI: 10.1002/advs.202200445 )中發表，使用CsPbI2Br作为前子电池的吸收层，通过ZnO/SnO2双层电子传输材料提高了电子提取效率和Voc。同时，采用窄带隙PM6体异质结（BHJ）膜作为后电池吸收层，以扩展吸收至900nm以上。透过热退火（TA）-自由制程改善了后子电池的性能，降低了界面电阻，抑制了非辐射复合，从而提高了Voc。最终，单片式2T-TSCs达到了20.6%的PCE和2.116V的Voc，创下了基于钙钛矿/有机吸收层太阳能电池的新纪录，并超越了单一结和叠层有机太阳能电池的最高报告PCE。这表明，结合WBG全无机钙钛矿的叠层策略是有效且创新的，能够充分利用太阳光谱，提升OSCs的效率。

近日，由中科院院士杨德仁团队、浙江大学王勇 及苏州大学宁为华 共同發表于Nature Communications 2024年第15期一突破性研究为高效钙钛矿太阳能电池的发展开辟了新路径。研究人员成功开发出一种新型无定形(赖氨酸)2PbI2钝化层，通过固相反应在钙钛矿薄膜表面和晶界处形成。这种无定形结构具有更少的悬挂键，能有效中和表面/界面缺陷，显着提高了电池效率。 与传统的晶态钝化材料相比，这种新型无定形层不仅降低了晶格应力，还作为屏障阻止有机成分的分解，抑制了钙钛矿的结构破坏，大幅提升了太阳能电池的稳定性。研究团队报告称，采用这种技术的钙钛矿太阳能电池效率高达26.27%（经认证为25.94%）。

华中科技大学王鸣魁团队于 Advanced Energy Materials 第30期发表了一项创新的方法，通过使用具有推拉电子结构配置的π共轭分子来调节埋藏界面，从而提高三阳离子钙钛矿太阳能电池的开路电压（Voc）。研究人员在钙钛矿太阳能电池中使用了氧化锡纳米晶作为电子传输层，并发现新型化学材料能够显著降低界面能障并钝化埋藏界面的缺陷。这种方法将Cs0.05(FA 0.85 MA0.15)0.95Pb(I 0.85 Br 0.15)3（带隙约为1.60 eV）钙钛矿太阳能电池的开路电压提高到1.241 V，并且在标准测试条件下的转换效率达到24.16%。当使用Cs 0.05 MA0.05 FA0.9 PbI 3（带隙约为1.54 eV）钙钛矿太阳能电池时，甚至可以达到更高的效率25.11%。这个开路电压是三阳离子钙钛矿太阳能电池中最高的，达到了肖克利-奎瑟极限的95%。此外，研究人员还制作了能量转换装置，通过将两个钙钛矿微模块串联起来驱动二氧化碳电解槽，实现了11.76%的太阳能到CO的转换效率，这在整合钙钛矿光伏进行太阳能驱动的CO2转换方面树立了一个新的基准。

混合卤化物钙钛矿太阳能电池，尤其是钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池 (PSTs)，展现出巨大的潜力，但其长期稳定性，尤其是宽带隙 (WBG) 钙钛矿吸收体的稳定性，仍然是一个挑战。WBG 吸收体薄膜的晶体质量差和多晶取向导致离子迁移和相分离，从而降低器件寿命。 来自北京理工大学的陈棋团队于Science 2024年8月1日第6708期中发表研究中，着重于成核工程，通过促进 3C 相成核并控制前体组成，以获得具有优异晶体质量和纹理的 WBG 吸收体。这种方法有效减少了非辐射复合，增强了对热降解、离子迁移和相分离的稳定性。基于此，团队实现了在 1 cm2 和 25 cm2 活性区域中分别为 32.5% 和 29.4% 的高效率 钙钛矿/晶硅叠层电池，并在长期稳定性方面取得了显着突破。