子串數目怎麼求
一、研究背景
太陽能光伏發電
（
Photovoltaics）是指利用半導體材料的光生伏打效應將太陽能直接轉化為電能。可再生清潔能源的利用是國家發展的重大戰略議題，光伏發電和儲能技術是推動新能源革命的核心所在，其中光伏發電的核心則是太陽能電池
。
單片全鈣鈦礦串聯太陽能電池顯示出大規模光伏
（PV）應用的巨大前景，具有低成本溶液加工的優勢。然而，認證的功率轉換效率（PCE）最高可達26。4%，僅在採用實驗室規模旋塗技術的小面積器件中實現，這限制了可擴充套件性。為了能夠大面積製造鈣鈦礦膜，已經報道了沉積技術，例如噴塗、噴墨印刷、刮刀塗布、縫模塗布和真空蒸發。基於溶液的製造路線都涉及溶劑工程以調節結晶動力學，但是現在用於最先進的~ 1。5 eV帶隙鈣鈦礦膜的可擴充套件塗層的溶劑系統與全鈣鈦礦串聯太陽
能電池模組所需的
~ 1。8 eV帶隙寬頻隙（WBG）鈣鈦礦不相容。WBG鈣鈦礦中較高的溴化物濃度導致結晶動力學的變化，前體溶液受到鉛和溴化銫鹽低溶解度的限制。這些限制阻礙了用於全鈣鈦礦串聯太陽能電池模組的高質量WBG鈣鈦礦的可擴充套件製造。製造鈣鈦礦太陽能電池模組的另一個挑戰與互連子電池處的鹵化物和金屬電極的反應有關。鈣鈦礦吸收劑和金屬之間的相互擴散在鈣鈦礦的介面或主體處產生深缺陷態。與小面積鈣鈦礦太陽能電池（PSC）不同，鈣鈦礦太陽能電池模組需要三步鐳射或機械劃線（
即
P1、P2和P3）來串聯子電池。鈣鈦礦和電池之間互連區域的金屬電極之間的直接接觸導致隨後的鹵化物-金屬相互擴散，並限制了模組的效能和穩定性。如果串聯電池複合結是高度導電的透明導電氧化物，那麼複合層接觸也會導致一個或兩個子功能短路。在子電池之間注入二維（2D）阻擋材料，例如2D奈米結構石墨氮化碳，可以抑制這種相互擴散。然而，這些2D材料的不良電子特性不利地導致太陽能電池元件中不期望的大滯後。此外，在子電池之間新增2D擴散阻擋層使整個製造過程變得複雜，並且降低了幾何
填充因子
（GFF ），因為它需要兩個更獨立的過程（旋塗和注射），並且需要子電池之間更寬的空間間隙。沉積薄的共形擴散阻擋層（CDB）的一步工藝不僅可以提高成本效率，還可以減小電池到模組的效率差距。
二、研究成果
將全鈣鈦礦串聯太陽能電池製造成模組而不是單結結構的挑戰包括生長高質量的寬頻隙鈣鈦礦和減輕由互連觸點處的鹵化物和金屬相互擴散引起的不可逆退化。
今日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組和哈佛大學
今日，南京大學現代工程與應用科學學院譚海仁教授課題組和哈佛大學
Henry J. Snaith教授
Henry J. Snaith
教授
課題組合作報道了使用可擴充套件製造技術的高效全鈣鈦礦串聯太陽能電池元件。透過系統地調節無甲基銨的
課題組合作報道了使用可擴充套件製造技術的高效全鈣鈦礦串聯太陽能電池元件。透過系統地調節無甲基銨的
1.8電子伏特混合鹵化物鈣鈦礦的銫比率，
1.8
電子伏特混合鹵化物鈣鈦礦的銫比率，
作者
作者
，
改善了大面積刮塗膜的結晶均勻性。在互連的子電池之間引入導電的共形“擴散阻擋層”，以提高全鈣鈦礦串聯太陽能電池模組的功率轉換效率(PCE)和穩定性。串聯模組實現了21.7%的認證PCE，孔徑面積為20平方釐米，在模擬單太陽光照下連續執行500小時後，保持了75%的初始效率。
。
改善了大面積刮塗膜的結晶均勻性。在互連的子電池之間引入導電的共形
“
擴散阻擋層
”
圖1。
刮塗法制備
Cs
x
FA
1
-
x
PbI
1。8
Br
1。2
WBG鈣鈦礦薄膜
圖2。
利用可擴充套件技術製造全鈣鈦礦串聯太陽能電池
在這項工作中，作者透過調節一價無機陽離子銫的含量來控制WBG鈣鈦礦中大面積結晶的均勻性。這種策略使得能夠透過可擴充套件的加工技術製造具有24。8%的穩態PCE的1-cm
2
全鈣鈦礦串聯太陽能電池。由原子層沉積的二氧化錫（ALD-二氧化錫）組成的CDB既用作垂直電子提取器，又用作互連子電池之間的橫向擴散阻擋層。CDB抑制了鹵化物-金屬的相互擴散，避免了鈣鈦礦和金屬電極之間的反應。使用基於ALD-二氧化錫的CDB，作者展示了全鈣鈦礦串聯太陽能電池模組，其經認證的PCE為21。7%（孔徑面積為20。25 cm
2
）。封裝的串聯太陽能電池模組在環境條件下模擬單太陽光照下以最大功率點（MPP）執行老化500小時後，保持了75%的初始效能。
作者首先嚐試用Cs
0。2
FA
0。8
PbI
1。8
Br
1。2
（其中FA是甲脒鎓）的組合物刮塗WBG鈣鈦礦膜，這在之前的工作中用於旋塗過程。相對易揮發的溶劑2-甲氧基乙醇（2-ME）有利於具有低溴化物含量的均勻鈣鈦礦膜的快速沉積。然而，考慮到鉛和溴化銫鹽在2-ME中的有限溶解度，當將WBG鈣鈦礦前體加入到2-ME和二甲基亞碸（DMSO）混合溶劑中時，發生了不期望的晶體沉澱。當將WBG鈣鈦礦前體加入到配位的N，N-二甲基甲醯胺（DMF）和DMSO混合溶劑中時，獲得穩定且透明的前體溶液。作者使用了幾種溶劑淬火方法——如真空閃蒸、熱澆鑄和氣體淬火——在葉片塗布步驟後除去過量的DMF和DMSO溶劑，但這些方法都沒有產生緻密和均勻的鈣鈦礦層。作者發現，最佳化葉片引數空間的範圍——即葉片速度、淬火氣體壓力以及葉片和基底之間的間隙——不足以獲得高質量、均勻的Cs
0。2
FA
0。8
PbI
1。8
Br
1。2
鈣鈦礦膜。作者還嘗試用純陽離子和FAPbI
1。8
Br
1。2
的組合物刮塗膜；然而，所得薄膜顯示出明顯的非鈣鈦礦δ相。
圖3。
全鈣鈦礦串聯模組
圖4。
全鈣鈦礦串聯太陽能元件的穩定性
作者製造了50個具有CDB且子電池寬度為11。25 mm的全鈣鈦礦串聯太陽能電池模組，其顯示出20。9%的平均PCE。串聯模組在反向掃描下表現出22。5%的高PCE，V
oc
為8。137 V，J
sc
為3。60mA cm
-
2
，FF為76。8%（圖3D）。考慮到93。3%的GFF，串聯模組的有效面積效率達到24。1%。串聯模組在反向和正向掃描之間顯示出較小的滯後（22。5%對22。1%），並且在3分鐘內測量的6。7 V的MPP電壓下的穩態PCE為22。5%。
照明下的單個串聯模組可以穩定地為冷卻風扇供電，並聯的六個串聯模組可以為智慧手機充電。其中一個模組被送往經認可的獨立光伏校準和測量實驗室（日本電氣安全和環境技術實驗室）進行認證。該模組提供了21。7%的認證PCE，這已經包括在最近的太陽能電池效率表中。串聯模組經認證的21。7% PCE超過了面積大於10 cm
2
的單結鈣鈦礦太陽能模組。使用可擴充套件製造的串聯電池（約1 cm
2
）提供了與透過旋塗製造的串聯電池相當的效能。
，以提高全鈣鈦礦串聯太陽能電池模組的功率轉換效率
作者推測保形擴散屏障CDB技術是提高所有型別鈣鈦礦太陽能電池元件的效率和穩定性的通用方法。為了促進未來的大規模生產，應考慮開發綠色溶劑系統（避免使用有毒的DMF）來製造全鈣鈦礦串聯太陽能電池元件。
(PCE)
和穩定性。串聯模組實現了
21.7%
的認證
PCE
，孔徑面積為
20