来自阿卜杜拉国王科技大学（King Abdullah University of Science and Technology，KAUST）、普林斯顿大学（Princeton University）、马尔马拉大学（Marmara University）、捷克科学院（Academy of Sciences of the Czech Republic）和Nano-C的研究人员设计了一种钙钛矿-硅叠层太阳能电池，其顶部倒置钙钛矿电池依赖于由热蒸发的C60制备的电子传输层（ETL）。实验制备获得了开路电压为 1950 mV 和填充因子达到81%的电池。值得注意的是，其中一个电池的功率转换效率达到了 30.9%。这些发现为推动钙钛矿光伏技术实现高工艺产量的规模化生产提供了重要启示。
在“p-i-n”器件结构中，空穴选择性接触p位于本征钙钛矿层i的底部，电子传输层n位于顶部。传统的卤化物钙钛矿电池具有相同的结构，但相反——“n-i-p”布局。在n-i-p架构中，太阳能电池通过电子传输层（ETL）侧被照亮;在 p-i-n 结构中，它通过空穴传输层 （HTL） 表面被照亮。
该团队强调了工艺可重复性的重要性，这对商业化至关重要。为此，研究小组表明，对于蒸发的C60，这是高效串联中的电子选择性接触材料，这种可重复性可能是一个问题，具体取决于源材料的质量。该团队还发现，使用升华的C60可以解决这个问题。
研究人员表示C60通常是倒置太阳能电池中ETL的首选材料，因为它相对于钙钛矿吸收剂具有较小的导带偏移和较大的价带偏移，这反过来又有利于电池的电子提取和空穴阻断性能。
然而，这种材料的溶解性较差，需要使用基于溶液的方法，如旋涂、喷涂或刀片涂层，尽管确保最大限度地减少C60 引起的寄生光学吸收的首选工艺是热蒸发。
研究小组的发现表明，由于源材料在多个蒸发循环中的加热和冷却循环，C60通过C60分子的融合转化为更高分子量的结构。这种转变往往会导致富勒烯电子特性的改变，从而对器件性能产生不利影响。然而，科学家们还表明，进一步纯化接收的C60可以帮助避免这些问题，即使在重复沉积循环后，器件性能也不会受到影响。
通过这一过程，该团队制造了一种基于氧化铟锡 （ITO） 基板的电池、由氧化镍 （II） （NiOx） 和称为甲基取代咔唑 （Me-4PACz） 的膦酸制成的空穴传输层 （HTL）、钙钛矿吸收剂、C60 ETL、浴铜碱 （BCP） 缓冲层和银 （Ag） 金属触点。
然后将该电池堆叠为钙钛矿-硅串联太阳能电池中的顶部器件，该电池包含基于氟化镁（MgF2).在标准照明条件下进行测试，该串联器件实现了30.90%的功率转换效率，结果得到了Fraunhofer ISE CalLab的证实。
研究人员认为这些效率水平令人鼓舞，并表示业界已经能够预见到采用C60触点的商用光伏组件。"除了使用升华C60的潜力之外，我们的工作还为制备更适合、尤其是无氧的富勒烯提供了有价值的指导，这些富勒烯可用于基于钙钛矿的太阳能电池的商业化加工，且产量较高。"
来源 ：Perovskite-info
