全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池常用的上基板結(jié)構(gòu)（先沉積頂部電池，再沉積底部電池）在長期穩(wěn)定性方面存在缺陷，因為容易暴露在空氣中的窄能帶隙鈣鈦礦最后組裝并容易被氧化，南京大學學者潭海仁教授與北京大學、吉林大學、加拿大維多利亞大學等多名學者所組成的研究團隊，嘗試改變基板結(jié)構(gòu)的處理順序，研制出一種先沉積后次電池，再沉積頂部電池的新型態(tài)基板結(jié)構(gòu)全鈣鈦礦太陽能串連電池，將最容易氧化的窄能帶隙鈣鈦礦深埋在器件堆棧中，并在寬能帶隙鈣鈦礦次電池中使用四氟硼酸銨添加劑，由此種基板結(jié)構(gòu)所制成的全鈣鈦礦太陽能電池在未封裝處于干燥空氣中，達成了維持1000小時25.3%轉(zhuǎn)換效率，不僅如此，此種基板結(jié)構(gòu)提供了更大的柔性基板選擇空間，采用銅涂覆的聚對苯二甲酸乙二酯和銅金屬箔上分別實現(xiàn)了24.1%和20.3%的高效柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。潭教授等人研究團所研究出之新式基板結(jié)構(gòu)，為全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池商用潛力，鋪下了一條康莊大道。
現(xiàn)今單片全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池認證效率可達創(chuàng)紀錄的26.4%，但是容易氧化衰退的特性，仍是目前商業(yè)化的關(guān)鍵瓶頸，雖然可透過封裝方式減少降解，但在模塊處理過程中，仍然有機會氧化或漏氣等因素發(fā)生。另對于柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電，需要高透明度條件的聚合物基板，大幅限制了選擇性且增加不少柔性設(shè)備的成本，所以為柔性設(shè)備提供高耐氧化及低成本的基板結(jié)構(gòu)，視為發(fā)展的一大重點項目?，F(xiàn)今全鈣鈦礦串聯(lián)通常采用覆蓋結(jié)構(gòu)方式所制，WBG正面子電池先沉積在透明導電基板(剛性或柔性)上，然后才是隧道復(fù)合結(jié)(TRJ)、NBG背面子電池和金屬背面電極等，此方式可使陽光穿過透明基板在一次被頂、後部子電池吸收，是現(xiàn)今一種低成本的制程方式。但此種制成卻將對氧化更敏感的混合鉛錫(Pb-Sn)制NBG鈣鈦礦暴露在外，導致此種工法所制的器件有先天上的穩(wěn)定性缺陷，NBG 鈣鈦礦中的 Sn2+ 在氧氣存在的情況下被氧化成微小尺度的 Sn4+ ，導致高陷阱密度和短擴散長度，導致器件性能退化，雖然可以透過涂上一薄層通過原子層沉積 (ALD) 制成的金屬氧化物（例如 SnO 2 ）進行保護，但效果有限，Sn2+ 的氧化仍然是全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池長期穩(wěn)定性的主要挑戰(zhàn)。
本文中所創(chuàng)新設(shè)計的基板配置，先將容易氧化的NBG背面子電池沉積埋入串聯(lián)器件的底部，利用TRJ與頂部子電池為NBG形成封裝保護，防止氧氣趁透至混合的Pb-Sn鈣鈦礦吸收層中。也因為此種配置方式，不需要基板為透明基板，進而擴大基板的選擇范圍，可以進階選擇柔性聚合物、不銹鋼、金屬箔等不透明且耐高溫的基板，大幅降低柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能模塊成本，**透過光焱科技Enlitech的SS-X100(AAA等級)太陽光模擬器以及光焱QE-R高精度QE量測系統(tǒng)，精準量測出PCE 為 25.3% 的剛性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。**且在未封裝情況下表現(xiàn)出令人印象深刻的氧氣耐受性，在干燥空氣中可存放超過 1000 小時后仍能保持其初始性能，在環(huán)境條件下以最大功率點運行 600 小時后，封裝設(shè)備保持其初始性能的 100%，還能搭配金屬涂層聚合物基板和金屬箔上制造高效的柔性全鈣鈦礦串聯(lián)太陽能電池。
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