Extending Carrier Diffusion via Interfacial Dielectric Shielding for Operationally Stable Perovskite/TOPCon Tandem Solar Cells

串联 材料科学 载流子寿命 钙钛矿(结构) 扩散 光电子学 能量转换效率 载流子 扩散阻挡层 电介质 俘获 氧化物 高-κ电介质 钝化 电子迁移率 太阳能电池 纳米技术 电磁屏蔽 化学物理 太阳能电池效率 原子层沉积 钙钛矿太阳能电池 混合太阳能电池
作者
Wenfeng Liu,Zhiqin Ying,Huan Li,Xin Li,Hai Bo Li,Yunyun Yu,Ziyu He,Rui Li,Mengya Zhang,Yuheng Zeng,Luyao Zheng,Jicheng Zhou,Xia Yang,J. Ye
出处
期刊:Advanced Science [Wiley]
卷期号:: e24128-e24128
标识
DOI:10.1002/advs.202524128
摘要

ABSTRACT Perovskite/silicon tandem solar cells have achieved remarkable power conversion efficiencies beyond the Shockley–Queisser limit of single‐junction devices. However, their operational stability remains a key challenge, with the low‐dielectric perovskite/C 60 contact—though often negligible in single‐junction devices—being one of several factors that limit carrier diffusion length and thereby aggravate carrier accumulation and recombination in the thick perovskite layer required for textured silicon in tandems. To address this, a high‐dielectric‐constant niobium oxide (NbO X ) electron‐selective contact is introduced, which suppresses defect‐mediated carrier trapping by shrinking the capture radius of interfacial defects and chemically passivates undercoordinated Pb 2+ and PbI 2 through Pb–O bond formation. These effects collectively extend the carrier diffusion length and optimize energy‐level alignment at the perovskite/C 60 interface. As a result, single‐junction 1.68 eV perovskite solar cells deliver a PCE of 22.4% with 91% efficiency retention after 650 h of maximum power point (MPP) tracking, while monolithic perovskite/TOPCon tandems reach 32.0% PCE and maintain full initial performance after 200 h of MPP tracking. These results underscore the vital role of extended carrier diffusion in achieving both high efficiency and Carrier accumulation. High dielectric oxide, Perovskite/silicon tandem solar cells, carrier diffusion length, long‐term stability, and long‐term operational stability in perovskite/silicon tandems.

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