多结太阳能电池可以克服单结器件的基本效率限制。金属卤化物钙钛矿型太阳能电池的带隙可调性使其在多结结构中具有吸引力。硅和铜铟硒化镓(CIGS)以及全钙钛矿串联电池的组合已有报道。与此同时,窄间隙非富勒烯受体为有机太阳能电池带来了快速提升的效率。

有机和钙钛矿半导体是一种很有吸引力的组合,具有相似的加工技术。目前,钙钛矿—有机串联电池的效率低于标准,并且受到宽间隙钙钛矿电池的低开路电压(Voc)和子电池之间互连引入损耗的限制。

研究组展示了钙钛矿—有机串联电池的效率为24.0%(认证为23.1%),Voc高达2.15伏特。优化的电荷提取层使钙钛矿子电池具有高Voc和填充因子的出色组合。

该串联电池的有机子电池在近红外下提供了高外部量子效率,与对非富勒烯电池有限光稳定性的典型担忧相反,如果激子主要在非富勒烯受体上产生,则表现出出色的操作稳定性。子电池由一层超薄(约1.5纳米)类金属氧化铟层连接,具有前所未有的低光/电损耗。

这项工作为钙钛矿—有机串联电池竖了一座里程碑,它优于最好的p-i-n钙钛矿单结,可与钙钛矿—CIGS和所有钙钛矿多结相媲美。

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