單結(jié)鈣鈦礦太陽能電池(PSC)的功率轉(zhuǎn)換效率(PCE)在短短十年內(nèi)從3.8%顯著提高到25.2%。隨著PCE的快速發(fā)展已經(jīng)接近其理論效率的極限，通過組合具有不同帶隙的子電池來制造串聯(lián)太陽能電池提供了一條超越單結(jié)太陽能電池的肖克利-奎瑟極限的途徑。

串聯(lián)器件利用太陽光譜的不同部分，使用具有不同帶隙的子電池來減少光生載流子的熱損失。由于帶隙可調(diào)、吸收系數(shù)高和制造成本低，金屬鹵化物鈣鈦礦是串聯(lián)器件的有希望的候選者。

然而，基于鈣鈦礦的串聯(lián)太陽能電池的效率在很大程度上受到寬帶隙頂部電池的限制，這些頂部電池通常具有較大的開路電壓(VOC)損失。鈣鈦礦和空穴傳輸層（HTL）之間界面處嚴(yán)重的非輻射電荷復(fù)合是導(dǎo)致大VOC損失的關(guān)鍵因素。

近日，南京大學(xué)譚海仁教授課題組采用交聯(lián)有機(jī)小分子VNPB作為寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的HTL。對于帶隙為1.6eV、1.7eV和1.8eV的寬帶隙太陽能電池，AVOC成功增加了近50mV。與使用PTAA聚合物HTL的控制裝置相比，沉積在VNPB上的鈣鈦礦薄膜具有更大的晶粒尺寸和更好的結(jié)晶度。VNPB可實(shí)現(xiàn)更快的電荷提取并降低HTL/鈣鈦礦界面處的缺陷密度。

密度泛函理論（DFT）計(jì)算表明，VNPB與鈣鈦礦之間的接觸越密切，缺陷形成能增加，缺陷密度降低，從而有效減少載流子的非輻射復(fù)合。最后，使用VNPB作為HTL的鈣鈦礦/鈣鈦礦和鈣鈦礦/硅串聯(lián)太陽能電池的PCE分別達(dá)到24.9%和25.4%。

這項(xiàng)工作表明，可交聯(lián)的小分子有望用于高效且具有成本效益的鈣鈦礦串聯(lián)光伏器件。