阿卜杜拉國王科技大學(xué)（KAUST）的研究人員發(fā)現(xiàn)，在多層過氧化物-硅串聯(lián)太陽能電池中插入一個金屬氟化物層可以阻止電荷重組并提高性能。在一個設(shè)備中結(jié)合了過氧化物和硅基子電池的串聯(lián)太陽能電池有望比其傳統(tǒng)的單結(jié)硅競爭對手更好地捕捉陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能，而且它們預(yù)計將以更低的成本實現(xiàn)這一目標(biāo)。

然而，當(dāng)陽光照射到包晶石太陽能電池時，產(chǎn)生的電子對和帶正電的空穴往往會在包晶石和電子傳輸層的界面上重新結(jié)合，此外，這個界面上的能級不匹配阻礙了電池內(nèi)的電子分離。這些問題共同降低了串聯(lián)電池的開路電壓，或最大工作電壓，從而限制了設(shè)備性能。

通過在過氧化物和電子傳輸層（通常包括電子接受器富勒烯（C60））之間添加一層氟化鋰，這些性能問題可以得到部分解決。然而，這些設(shè)備變得不穩(wěn)定，因為鋰鹽很容易液化并通過表面擴散。主要作者Jiang Liu是Stefaan De Wolf小組的博士后，他說："沒有一個裝置通過了國際電工委員會的標(biāo)準(zhǔn)測試協(xié)議，促使我們創(chuàng)造一個替代方案"。

Liu、De Wolf及其同事系統(tǒng)地研究了其他金屬氟化物的潛力，如氟化鎂，作為串聯(lián)電池中過氧化物/C60界面的夾層材料。他們在添加C60和頂部接觸元件之前，在過氧化物層上熱蒸發(fā)金屬氟化物以形成厚度可控的超薄均勻薄膜。該夾層也是高度透明和穩(wěn)定的，符合倒置p-i-n太陽能電池的要求。

氟化鎂夾層有效地促進了過氧化物活性層的電子提取，同時將C60從過氧化物表面置換出來。這減少了界面上的電荷重組。它還增強了整個子電池的電荷傳輸。由此產(chǎn)生的串聯(lián)太陽能電池的開路電流電壓增加了50毫伏，認(rèn)證的穩(wěn)定電力轉(zhuǎn)換效率為29.3%--這是過氧化物酶-硅串聯(lián)電池的最高效率之一。

Liu說："考慮到主流晶體硅基單結(jié)電池的最佳效率是26.7%，這項創(chuàng)新技術(shù)可以在不增加制造成本的情況下帶來可觀的性能提升。"

為了進一步探索這項技術(shù)的適用性，研究小組正在開發(fā)可擴展的方法，以生產(chǎn)面積超過200平方厘米（31平方英寸）的工業(yè)級過氧化物酶-硅串聯(lián)電池。劉說："我們還在開發(fā)幾種策略，以獲得高度穩(wěn)定的串聯(lián)設(shè)備，這些設(shè)備將通過關(guān)鍵的工業(yè)穩(wěn)定性協(xié)議。"