近日，集成电路学部郝跃院士团队张春福教授、柴文明博士、朱卫东副教授等人合作在《Nano-Micro Letters》 （中国科学院I区TOP期刊，IF=31.6) 上发表题为 “Buried Interface Regulation with TbCl₃ for Highly-Efficient All-Inorganic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells”的最新研究成果，集成电路学部博士后柴文明为第一作者，张春福教授和朱卫东副教授为共同通讯作者，西安电子科技大学为第一署名单位。新加坡国立大学朱春翔教授对本工作给予了重要支持。

由于较高的光吸收和载流子迁移率与较低的制造成本，钙钛矿太阳电池（PSCs）引起了光伏领域的广泛关注。经过多年的发展，PSCs的最高光电转换效率从3.8%提升到了27%，接近单晶硅电池。然而有机-无机杂化钙钛矿的热稳定性较差，限制了其商业化的进展，因此提出了全无机CsPbX₃钙钛矿。其中CsPbI₃钙钛矿具有出色的热稳定性和在钙钛矿-晶硅叠层器件中的巨大应用潜力，被认为是光伏领域最有发展潜力的材料之一。在低温和湿度较高的环境中，黑相（1.73 eV）易于向带隙较宽的非钙钛矿δ-相转变，会降低器件的稳定性，因此高湿度环境中的长期运行稳定性仍是当前CsPbI₃电池面临的最大挑战。

针对上述问题，张春福教授团队提出利用镧系化合物（TbCl₃）改善Me-4PACz的润湿性和光电性能，调控埋底界面同时实现晶粒生长控制和界面工程，制备高质量、稳定的CsPbI₃薄膜。结果表明，Tb³⁺和Cl^-能够扩散到CsPbI₃钙钛矿晶格中，增强了黑相的稳定性。柴文明博士介绍，过量的Cl^-钝化了埋层界面处的碘空位（V_I）缺陷，抑制了非辐射复合损失，显著增强了电荷传输，减少了埋底界面的能量损失，从而提高了反型CsPbI₃ PSCs的光电性能和稳定性，实现了18.68%的效率和较高的开路电压（V_OC）。此外，四端（4T）和两端（2T）钙钛矿/硅机械叠层器件分别实现了29.40%和25.44%的高效转换效率，为已报道的全无机钙钛矿基叠层太阳电池的较高效率，具有较高的工作稳定性和存储稳定性，在RH~40%的空气环境中放置320 h后，依然保留了98%的初始效率。

作为最有希望实现商业化生产的下一代新型光伏产品，钙钛矿/晶硅叠层太阳电池技术引起了广泛关注，但是界面能量损耗和稳定性提升一直是制约商业化钙钛矿/晶硅叠层电池生产的掣肘难题。为此，研究团队长期致力于高效率、稳定全无机钙钛矿和钙钛矿/晶硅叠层太阳电池制备技术研究，得到了多类型高质量全无机钙钛矿薄膜沉积工艺和器件组装技术。此项工作是团队柴文明博士近期关于全无机钙钛矿薄膜沉积技术优化和埋底界面调控这一基础研究方向的最新进展之一。该技术主要借助目前被广泛应用的镧系化合物，通过对薄膜结晶动力学和埋底界面的精准调控，为高质量全无机钙钛矿薄膜沉积技术开发提供了新的发展思路和策略，也为高效、稳定钙钛矿和钙钛矿/晶硅叠层太阳电池器件制备提供了新的理论指导和实验支持，为实现航空航天低成本高效太阳电池作技术支撑，更为我国早日实现“双碳”战略提供了技术支持。该研究工作得到国家重点研发计划、国家自然科学基金、国家资助博士后研究人员计划、中央高校基本科研业务费专项资金等科研项目的资助。

Wenming Chai, Weidong Zhu*, He Xi, Dazheng Chen, Hang Dong, Long Zhou, Hailong You, Jincheng Zhang, Chunfu Zhang*, Chunxiang Zhu & Yue Hao. Buried Interface Regulation with TbCl₃ for Highly-Efficient All-Inorganic Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells. Nano-Micro Lett. 17, 244 (2025). DOI: http://doi.org/10.1007/s40820-025-01763-8

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