●由亚化咨询主办的第八届钙钛矿与叠层电池论坛将于2026年4月15-16在常州召开

近日，牛津大学的一位研究人员调查了透明导电电极（TCE）对钙钛矿-硅串联太阳能电池性能的影响，发现这些电极会显著降低器件效率。

TCE 有望在决定串联电池能否缩小目前 34% 的效率与预期的 37%–38% 的效率之间的差距方面发挥决定性作用。

“我们的研究首次提供了一个量化串联光伏系统中这些损耗的框架，表明即使是最好的串联设计，由于TCE相关效应，其性能也会下降超过2.5%。”该研究的主要作者Sebastian Bonilla表示。“这些见解对于致力于将串联光伏系统从实验室电池扩展到商业组件的制造商和研究人员至关重要。”

他接着说： “透明导电电极（TCE）的使用虽然常被认为是理想的，但实际上会引入电阻和光学损耗，从而显著降低串联组件的实际效率。它们的实际应用仍然面临着一些被低估的障碍。”

在发表于《Joule》杂志的论文“The impact of transparent conducting electrodes on tandem solar cell efficiency”中，Bonilla解释说，目前的光学模型无法量化透明导电电极（TCE）的横向电阻，尤其是在双面或正面照射的配置中。此外，TCE薄层电阻、电极间距和金属遮光之间的几何相互依赖性造成了权衡取舍，从根本上限制了功率输出，但这些权衡取舍很少反映在实际的效率计算中。

基于此，Bonilla概述了一个统一的光电模型，该模型考虑了双端钙钛矿-硅串联太阳能电池设计中的这些因素。为了评估潜在的传输损耗，研究者考虑了不同的透明导电电极（TCE）堆叠结构，同时还纳入了抗反射涂层、溅射缓冲层和优化的电极间距等因素。

这位科学家利用基于Python的电子电路仿真框架PySpice，实现了一个电路模型，该模型能够灵活地对材料特性进行参数扫描，包括饱和电流密度、复合二极管参数和电阻损耗。“这种建模方法适用于任何两种太阳能吸收材料，但我将其应用于钙钛矿-硅串联电池，因为它们技术成熟且具有商业价值，”Bonilla说道。

分析表明，仅采用单层透明导电电极（TCE）的串联器件效率损失可达2%。然而，串联电池通常采用中间和背面透明导电电极，这会进一步降低性能。Bonilla指出，这些损失与实验结果相符，实验表明，对氧化铟锡（ITO）沉积、抗反射涂层或原子层沉积阻挡层进行微小调整，即可直接显著提升最先进串联电池的性能。

Bonilla总结道：“这些见解对于致力于将串联电池从实验室电池扩展到商业模块的制造商和研究人员至关重要。研究结果还突显了材料创新和设计协同优化方面的机遇，以确保未来的高效串联电池在实际应用中充分发挥其潜力。”

第八届钙钛矿与叠层电池论坛将于2026年4月15-16在常州召开。会议将探讨光伏行业展望与钙钛矿和叠层电池市场，大面积工业化钙钛矿电池材料体系、制造工艺与核心设备，钙钛矿与叠层电池良率和转换效率提升、成本降低与长期稳定性研究，两端、三端和四端叠层组件技术研发与结构设计，钙钛矿与叠层组件封装技术与封装材料，钙钛矿与叠层电池在BIPV、消费电子、可穿戴设备、新能源汽车、分布式电站和大型地面电站的应用方案等。