透明的四端钙钛矿太阳能电池采用离子调制的spiro-MeOTAD空穴传输层，即钝化界面缺陷，增强载流子动力学，并允许宽带隙钙钛矿功函数可调。当集成到机械堆叠的四端（4T）叠层器件，底电池是n-TOPCon时，该叠层器件实现了28.4%–30.2%的整体效率，同时提高了开路电压和填充因子。

　　印度理工学院孟买分校的研究人员制造了一种基于空穴传输层（HTL）的透明四端（4T）钙钛矿太阳能电池，该空穴传输层既能抑制界面复合，同时增强光致发光量子产额和准费米能级分裂。

　　该研究的通讯作者Dinesh Kabra告诉pvmagazine：“该器件还表现出动态可调功函数，使得能有效耦合能隙变化的钙钛矿吸收层。”在三种钙钛矿组分中，该器件在开路电压和填充因子方面表现出显著提升，且不受带隙影响。该通用HTL采用透明的n-i-p配置钙钛矿太阳能电池，提升效率和运行稳定性，在与商用n-TOPCon硅电池以四端串联方式光学耦合时，总效率可达30.2%。

　　他继续说：“我们的策略消除了对带隙专用HTL工程的需求，从而减轻了卤化物分离，这是串联光伏中宽带隙钙灰矿的一个关键限制。” 将传输层兼容性与吸收剂组成脱耦，使钙钛矿配方可以基于本质稳定性和光电质量选择，而非界面限制。因此，它能够实现吸收层的优化，独立于电荷选择层匹配；这一通用HTL重新定义了串联器件设计原则，并为实现商业可行、高度稳定和高效的钙钛矿-硅光伏提供了可扩展的路径。”

　　在发表于英国皇家化学会的文章Bandgap-tunable transparent perovskite solar cells for 4T Si/perovskite tandem photovoltaics with PCE > 30% via rational interface management。

　　科学家们解释说该电池是用离子调制的spiro-OMeTAD制成的HTL制造的，指出用于钙钛矿电池应用的spiro-OMeTAD通常掺杂一种称为锂（三氟甲烷磺酰）酰亚胺（LiTFSI）的化合物提升空穴的抽取和导电性。然而，这种掺杂需要耗时24小时的空气氧化，据报道这对钙钛矿光伏装置的商业化生产构成了障碍。

　　据报道，离子调制、自由基掺杂的spiro-MeOTAD HTL可通过4-叔丁基-1-甲基吡啶双（三氟甲烷磺酰）酰亚胺（TBMPTFSI）盐调制实现最佳功函数调谐，提升稳定性。与分子结构工程用于能级调整不同，该方法提供了更简单、更可控的能级对齐和减少界面缺陷的方法。

　　太阳能电池示意图图片来源：印度理工学院孟买分校

　　串联装置采用顶部钙钛矿电池，基底为玻璃，电子传递层（ETL）由二氧化锡制成（SnO2），钙钛矿吸收层，spiro-MeOTAD空穴输运层（HTL）、作为顶层透明电极（TE）的氧化铟锌（IZO）层，以及银（Ag）金属栅极。

　　叠层电池示意图图片来源：印度理工学院孟买分校

　　研究人员表示，TBMPTFSI浓度在15%至20%之间进行极限提取，并对HTL自旋涂层速度进行精确调整，显著提升了每种钙钛矿组的效率、开路电压和填充因子。结合离子spiro-HTL显著延长了载流子寿命，并降低了Shockley–Read–Hall重组常数，显示界面缺陷较少。光学表征确认钙钛矿带边缘变化极小，光致发光量产率（PLQY）测量进一步证实了离子Spiro器件缺陷密度降低的情况。

　　研究人员将钙钛矿集成为机械堆叠的四端（4T）串联配置，配合n-TOPCon硅太阳能电池，串联器件整体效率达到28.4%至30.2%。外部量子效率（EQE）、透射率和集成JSC的测量与J–V和光学分析高度匹配，验证了离子调制HTL带来的性能提升。最后，在高温、连续照明和最大功率点跟踪下的稳定性测试显示，采用离子SpiroHTL的器件表现出略微增强的坚固性，这与界面缺陷密度的降低相符。

　　Kabra表示：“值得注意的是，引入带有优化功函数的离子调制spiro-MeOTAD显著提升了表面缺陷容忍度，从而影响了载流子动力学，从而实现了2–5%的开路电压和6–7%的填充率提升。”“这些发现凸显了利用离子调制spiro-MeOTAD进行界面缺陷钝化的关键作用，在实现串联应用中高效稳定的钙钛矿太阳能电池，为下一代光伏技术提供了有前景的道路。”