Nat. Photon. 浙大余学功&杨德仁院士：1cm²叠层新纪录33.86%！运行稳定2000h 90%效率保持率

研究背景与挑战

QFLS表征与载流子动力学解析

研究团队通过测量钙钛矿薄膜的光致发光量子产率（PLQY），直接评估了非辐射复合的严重程度，并预测了QFLS损失的改善。（图2j）

数据结果： 沉积在DMPP上的钙钛矿薄膜的PLQY约为0.49%。相比之下，沉积在2PACz上的薄膜PLQY仅为0.08%。DMPP将PLQY提高了约六倍。

QFLS损失： 根据PLQY数据预测，采用DMPP的器件，VOC损失（即QFLS损失）减少了约47 mV。在图表上，2PACz器件的QFLS损失约为185 mV，而DMPP器件则降至约138 mV。这一数据直接证实了DMPP界面工程有效地抑制了非辐射复合。

瞬态吸收光谱（TAS）与载流子寿命： 研究利用TAS来定量分析界面载流子复合动力学。沉积在DMPP上的钙钛矿薄膜显示出超过两倍的载流子寿命。通过计算，DMPP-钙钛矿界面的复合速度（S）为320 cm/s，显着低于2PACz界面的854 cm/s。这清楚表明，DMPP界面工程显着减缓了载流子在埋藏界面处的复合速率。（图2i）

PL映射与均匀性：

原位PL监测结晶： 在热退火过程中，研究团队进行原位PL监测。结果显示，DMPP基板上的钙钛矿PL强度延迟至167.6 s才稳定，远慢于2PACz上的49.5 s。这种延迟的结晶动力学（图2a）使溶剂有更充足的时间蒸发，最终获得更均匀且缺陷更少的薄膜。

微区PL映射与卤素均匀性： 为了评估卤素偏析，研究团队使用微区PL映射（利用740 nm和780 nm带通滤光片区分Br-富集和I-富集相）。经过1天光照后，2PACz界面剥离的钙钛矿层显示出显着的I-富集相信号，表明严重的卤素偏析。相反，DMPP界面的薄膜保持了均匀的卤素分布。这项结果直接将界面缺陷与运行中的离子迁移和相分离问题联系起来，并强调了DMPP界面稳定的优势。（图3e）

QFLS在研究中扮演了核心角色，不仅作为高效能器件的理论指标，而且通过量化光电性质的改善（PLQY提升、载流子寿命延长），提供了DMPP成功钝化埋藏界面深能级缺陷的直接电学证据。

Enlitech QFLS-Maper 内置多模块光谱系统，能在单一平台完成 QFLS mapping、PLQY、Pseudo J-V 等测量，一机多用，快速重现论文级 QFLS 表征与效率预测。

研究团队使用了EnliTech SS-F5-3A太阳光模拟器（SS-X）进行电流-电压（J–V）曲线测量。J–V曲线是在AM1.5G标准光照条件下获得的。

对于1 cm²的钙钛矿-硅叠层太阳能电池，J–V曲线的扫描范围设置为2.0 V到-0.1 V（反向扫描）和-0.1 V到2.0 V（正向扫描），每个步骤的步长为0.013 V，停留时间为10 ms。最终结果显示，基于DMPP的叠层电池在反向扫描下取得了33.86%的冠军效率。（图4d.S31）

通过J–V统计分析（图4b），DMPP器件的各项参数中位数均优于2PACz器件，其中开路电压（VOC）为1.97 V（2PACz为1.94 V），填充因子（FF）为83.01%（2PACz为79.07%）。VOC和FF的提升归因于DMPP-钙钛矿界面复合损失的减少，这与前述的QFLS分析结果高度吻合。

外部量子效率（EQE）测量则用于确定光电流密度（JSC）的匹配情况。对于DMPP叠层器件，通过EQE积分得到的钙钛矿子电池和硅子电池的JSC分别为20.82 mA/cm²和20.64 mA/cm²，显示出良好的电流匹配。在EQE测量过程中，采用了特定波长的偏置光以模拟短路条件。（图4c）

结论与研究成果

文章标题：Perovskite crystallization control via an engineered self-assembled monolayer in perovskite–silicon tandem solar cells

出处（期刊名称）：nature photonics

出版日期：2025.10.20

DOI：https://doi.org/10.1038/s41566-025-01778-y