德國亥姆霍茲柏林材料和能源中心科學家研制出一種由不同鈣鈦礦半導體組成的三結太陽能電池，其光電轉換效率達到27.3%，并在連續(xù)運行超過770小時后性能幾乎無損，穩(wěn)定性得到大幅提升。相關論文已發(fā)表于《焦耳》雜志。

鈣鈦礦半導體制造成本低廉、質地輕盈，可附著在柔性基底上。將兩種或多種帶隙不同的鈣鈦礦半導體疊在一起做成多結電池，就能分段吸收不同顏色的陽光，更充分地利用太陽光譜。團隊將三種帶隙的鈣鈦礦材料堆疊，打造出這款三結太陽能電池。

這項工作的關鍵在于中間子電池與底部子電池之間的那層界面。底部吸收層由帶隙較窄的錫鉛基鈣鈦礦構成，它與空穴傳輸層之間的相互作用，是提升電池光電轉換效率和穩(wěn)定性的重要因素。此前常用的空穴傳輸材料PEDOT:PSS會造成能量損失，拉低光電轉換效率。

為解決這一難題，團隊曾在鉛基鈣鈦礦電池中成功引入自組裝單層(SAM)作為空穴傳輸層。然而，單靠SAM在錫鉛基鈣鈦礦中提取空穴的效率仍然欠佳。于是，團隊又在SAM層下加入一層氧化石墨烯(GO)，就像為電荷鋪就了一條高速公路，無論在界面形貌還是電子特性上都得到了優(yōu)化，使電荷傳輸變得格外順暢。用這種GO/SAM雙層替代傳統(tǒng)的PEDOT:PSS后，電池內部的光損耗被大幅遏制。

配備GO/SAM的三結太陽能電池實現(xiàn)了27.3%的光電轉換效率，在持續(xù)工作770小時后，仍能保持初始效率的90%以上，證明了這種電池架構的潛力。

團隊表示，隨著各層鈣鈦礦和界面薄膜質量的進一步提升，這種架構的效率完全有望突破30%。