Retarding efficiency loss upon scaling in perovskite photovoltaics as fill factor becomes the bottleneck

钙钛矿(结构) 光伏 瓶颈 缩放比例 材料科学 光电子学 二极管 光伏系统 能量转换效率 纳米技术 计算机科学 工程物理 发光二极管 减速 生产(经济)
作者
Buyi Yan,Ruihao Gong,Yanchun Huang,Nannan Gu,Runfeng Li,Dongxue Liu,严康荣,Xuehui Xu,Yang Yang,Jizhong Yao,Dongchen Lan
出处
期刊:Nature Communications [Nature Portfolio]
标识
DOI:10.1038/s41467-026-78867-1
摘要

Abstract Perovskite solar cells approach crystalline-silicon efficiencies at small areas, yet substantial performance losses during scale-up hinder their translation into practical modules. Here we quantify the contributions of device-performance parameters to efficiency loss during scale-up across diverse perovskite technologies, identifying fill factor ( $${FF}$$ F F ) as a major contributor and target for mitigating this loss. Further analysis resolves the FF deficit into voltage-, diode-non-ideality- and transport-associated contributions. Cryo-controlled processing provides an experimental route to preserve $${FF}$$ F F by regulating intermediate-phase evolution during crystallization. The resulting $${FF}$$ F F -preservation advantage arises predominantly from reduced diode non-ideality, with the other contributions being smaller. This advantage increases across device scales. A mini-module (19.48 cm 2 aperture) achieves a record certified steady-state efficiency of 23.9% with an $${FF}$$ F F of 83.3%, the highest reported for perovskite modules. The same $${FF}$$ F F limitation governs operational performance decay, linking efficiency retention during scale-up with long-term stability. Together, these results establish $${FF}$$ F F preservation and the factors governing it as central to mitigating performance loss during scale-up and operation.
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