通讯单位：可再生能源实验室（National Renewable Energy Laboratory）
论文DOI：/10.1038/s416-1
摘要
全钙钛矿串联太阳能电池在维持低成本及轻量化的展现了更高的功率转换效率。其效率和稳定性受到Sn-Pb基窄带隙钙钛矿电池的限制。本研究采用准二维（quasi-2D）结构(PEA)2GAPb2I7，通过混合大体积有机阳离子苯乙基铵（PEA+）和胍（GA+）的添加剂，显著改善了Sn-Pb钙钛矿薄膜的性质，提升了单结及全钙钛矿串联电池的效率与稳定性。
背景介绍
为了提高太阳能电池的效率，采用串联结构是一种有效的方法。金属卤化物钙钛矿因其高吸收系数、小Urbach能量和可调带隙等优点，在串联太阳能电池中得到了广泛应用。全钙钛矿串联光伏（PV）因其高效、低重、低成本和可扩展制造工艺等优势，具有很大的吸引力。其主要挑战在于如何有效利用Sn-Pb基窄带隙钙钛矿太阳能电池（PSC）。
Sn-Pb基PSC面临两个主要问题：一是Sn2+在加工过程中及后的氧化成Sn4+，导致高背景（暗）载流子密度；二是含锡钙钛矿的不均匀成核和快速结晶，使得制造高质量、致密的Sn-Pb钙钛矿薄膜更具挑战性。这些挑战通常导致Sn-Pb基PSC的电压损失大且稳定性差。
实验与结果
添加剂工程
为了解决上述问题，研究团队采用了准二维结构(PEA)2GAPb2I7，并利用混合大体积有机阳离子苯乙基铵（PEA+）和胍（GA+）的添加剂。通过这种添加剂工程，实现了低暗载流子密度、长体载流子寿命和低表面复合速度的Sn-Pb基吸收体。
光电性能提升
使用这种添加剂组合的Sn-Pb钙钛矿显示出前所未有的性能。单结Sn-Pb钙钛矿电池的效率达到22.1%，而全钙钛矿串联电池的效率更是提升至25.5%。这些电池还具有高光电压和长运行稳定性。
图文解析
（以下为各图图的图注和解释，以图文结合的方式详细解释了实验过程和结果）
图1展示了电荷载流子动力学及相关测量结果。
图2比较了使用和不使用添加剂制备的钙钛矿薄膜的暗载流子密度、TRPL寿命以及J-V特性曲线等光电特性和形貌。
图3比较了使用不同GA+/PEA+混合比制备的二维钙钛矿薄膜的X射线衍射图。
图4展示了单结Sn-Pb窄带隙PSC的性能，包括J-V曲线、PV参数统计和长期稳定性。
图5则展示了单片全钙钛矿串联太阳能电池的性能，包括器件结构、J-V曲线、EQE光谱和长期稳定性。
表1总结了窄禁带和宽禁带钙钛矿单结和单片全钙钛矿2-T串联太阳能电池的光伏参数。