27.0%！钙钛矿-硅异质结电池效率新突破
半透明钙钛矿电池18.3％的效率，异质结电池综合效率达到27.0％，由中国科学院大连化学物理研究所的刘生忠研究院和陕西师范大学杨栋教授领导的研究小组利用MoO 开发了高效的半透明钙钛矿异质结太阳能电池。
通过将半透明钙钛矿电池与高效硅异质结薄膜电池结合，以三氧化钼/金纳米网/三氧化钼“三明治结构”作为透明电极，替换掉传统钙钛矿电池中的金属背电极，结合优异的异质结硅太阳能电池，获得了高效的四端钙钛矿/硅串联异质结太阳能电池。
结果，半透明钙钛矿电池显示出18.3％的效率，研究团队认为这是此类电池中报道的最高效率。并且当半透明钙钛矿电池与23.3％PCE的异质结硅太阳能电池叠层串联时，新异质结电池的综合效率获得新突破，光电转化效率达到27.0%。
晶硅太阳能电池是技术已经非常成熟的第一代太阳能电池，目前占据95%的光伏市场份额。实验室报导的最好的晶硅电池光电转化效率已经达到26.6%，非常接近其理论光电转化效率极限29.4%。在物理法则下，晶硅电池的效率提升之路正变得越来越窄。为了实现更高的光电转换效率，越来越多的研究开始关注将晶硅电池与其它的高效率电池组成叠层电池。
目前，已经有泰兴中智电力、通威太阳能、山西晋能、汉能、福建钧石等诸多企业开始尝试异质结叠层电池的商业化生产和应用。协鑫纳米在☞☞中国光伏异质结电池产业化论坛上提出将钙钛矿电池与晶硅电池组成叠层异质结。
钙钛矿电池是近几年发展起来的第三代太阳能电池，它具有原料丰富、成本低、制备工艺简单、对缺陷的容忍性好等优点。目前，实验室报导的钙钛矿电池光电转换效率已超过24%。
而串联/多结结构已被证明是突破Shockley-Queisser极限的有效方法。为了获得高效的串联太阳能电池，关键是通过在温和条件下制造具有高电导率和高透明度的透明电极。刘生忠和杨栋团队研究出通过在温和条件下热蒸发制备MoO 3 / Au / MoO 3多层，不损坏底层材料，这是制备兼具高导电性和高透光性的透明电极的关键。
MoO 3的大表面张力改善了金的润湿性，从而产生了超薄的金纳米网层，这不仅保证了出色的导电性，而且还保证了极好的光学透明度。顶部的MoO 3层减少了金层的反射，从而进一步提高了光透射率。
钙钛矿的结构通式是ABX3，A位通常是正一价的有机阳离子CH3NH3+、NH=CHNH3+或者无机Cs+离子等，B位通常是正二价金属阳离子Pb2+、Sn2+等。X通常是卤素阴离子I-、Br-、Cl-等。通过离子替换，钙钛矿的带隙可以在1.4到2.3 eV之间灵活调节，使它成为非常理想的叠层电池子电池材料。
叠层电池由一个高带隙子电池和一个低带隙子电池组成。低带隙子电池拓宽了太阳光光子的利用率；高带隙子电池减少了半导体捕获高能光子后电子跃迁后驰豫过程的热能损失。因此叠层电池具有比单结电池更高的极限光电转化效率。
根据大连化物所的评论：本项研究使用了一种简单低成本的方法制备高导电性、高透光性的透明电极，有助于推动半透明电池以及多结/叠层电池的发展，降低光伏发电的成本。
相关成果发表在《先进功能材料》（Advanced Functional Materials）上。
刘生忠
刘生忠，大连化学物理研究所，从事边缘交叉学科的科研工作近20年。研究领域集中在纳米材料、薄膜材料、太阳能光伏材料、电光薄膜的电化学沉积、激光表面处理和光伏技术的开发、放大至生产。研究成果发表在世界著名刊物上，包括美国《科学》(“Science”)、英国《自然》（“Nature”）等。近年来主要从事比较前沿敏感领域的开发研究工作，部分可以公开的应用性成果已经申请专利。研究成果引起广泛重视，例如，发表在美国《科学》(“Science”)上的C60分子结构被国际著名杂志长期用作封面照片。发表在英国《自然》（“Nature”）上的成果被许多报纸，刊物报道评论。几篇论文被广泛引用。几项主要发明和专利已经被转化成工艺和产品，其它大部分也被应用在生产上。其中“透明太阳能薄膜电池”荣获“世界最佳发明奖”（R&D 100， 也被称为“发明家的奥斯卡奖”）。负责过多项超过数千万美元的科研开发项目。自1998年以来，被选入“世界科学家工程师名人录”。
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