在过去十年中，钙钛矿太阳电池得到了广泛的研究。目前，单结钙钛矿太阳电池的最高认证效率已达到25.5%。然而，该效率已达到Shockley-Queisser单结太阳电池的理论极限的77%，未来提升空间有限。为了获得更高光电转换效率的电池，理论极限效率为45%的双结全钙钛矿叠层太阳电池开始受到大家的关注。相对其他叠层电池，双结全钙钛矿叠层电池除了具有钙钛矿材料带隙可调 (1.17 eV~3.5 eV)、可低温溶液制备等吸光层的优点，还有生产线单一、设备投入少等竞争优势。自铅锡共混窄带隙钙钛矿在叠层器件中成功应用，全钙钛矿叠层电池的效率实现了快速发展 (图1)。
图1 全钙钛矿叠层太阳能电池的效率发展历程
近日，上海交通大学韩礼元教授、韩奇峰副教授在Science China Chemistry上发表了综述文章，以叠层器件的底部窄带隙钙钛矿电池的研究工作为切入点，介绍了全钙钛矿叠层太阳能电池的最新研究进展。作者首先阐述了窄带隙钙钛矿的特点及其对叠层电池的重要性，随后总结了窄带隙钙钛矿的成分、稳定性、结晶质量、缺陷钝化等方面的研究进展，及其对全钙钛矿叠层电池性能提高的作用和贡献。
最后，作者对全钙钛矿叠层电池的未来发展提出了如下展望：
(1) 控制铅锡共混窄带隙钙钛矿的氧化和结晶，进一步优化薄膜质量及厚度；(2) 调控电荷传输层的能级、开发新的传输层材料以降低电压损失；(3) 构建隧穿结 (Tunnel Junction) 作为叠层器件的中间复合层；(4) 开发多结全钙钛矿叠层太阳能电池 (三结的理论效率可达47%)。
详见：Xinhui Luo, Tianhao Wu, Yanbo Wang, Xuesong Lin, Hongzhen Su, Qifeng Han & Liyuan Han. Progress of all-perovskite tandem solar cells: the role of narrow-bandgap absorbers. Sci. China Chem.，2020，DOI: 10.1007/s11426-020-9870-4
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通讯作者简介
韩礼元 上海交通大学材料科学与工程学院讲席教授。博士毕业于日本大阪府立大学应用化学专业。之后长期在夏普公司能源与环境研究所开展下一代太阳电池的研究工作。2008年受邀担任日本国立物质材料研究所（NIMS）先进太阳能研究中心主任，主要工作为钙钛矿太阳电池、染料敏化太阳电池、有机太阳电池和量子点太阳电池的研发。2011年加入上海交通大学。2019年入选“全球高被引科学家”。目前发明专利超过150项，在Nature，Science，Nat. Energy，Nat. Commun.，Energy Environ. Sci.，Joule，Adv. Mater.等国际高水平期刊上发表论文达280余篇。当前的研究重点是高效率、高稳定钙钛矿太阳电池的制备及应用于商业化的大面积钙钛矿模块的开发。
韩奇峰 上海交通大学材料科学与工程学院副教授。2008年在中国科学院固体物理研究所获得凝聚态物理博士学位。主要从事半导体材料、半导体器件物理和新型太阳能电池等方面的研究，研究内容包括高效率太阳电池器件的设计与制备、光电器件性能分析、半导体单晶材料制备及分析。此外，对于Cu2ZnSn(S, Se)4等重要的无机太阳能电池也有较深入的理解和研究。在2018年创造了22.4%的钙钛矿/铜铟镓硒叠层电池的世界效率记录。该成果被NREL的Best Research-cell Efficiencies图表收录。在Science、Adv. Mater.、Adv. Energy Mater.等国际著名学术期刊上发表论文20多篇。