钙钛矿/硅叠层电池效率已达35%，但稳定性远未达到商业化要求的25年寿命，原因在于界面电荷积累会触发氧化还原反应和离子迁移。广泛使用的ALD-SnOx电子传输层因电阻率高，面临厚度权衡：太厚增加串联电阻，太薄无法阻挡溅射损伤和离子扩散。美能钙钛矿复合式MPPT测试仪采用AAA级LED太阳光模拟器作为老化光源，可通过多种方式对电池进行控温并控制电池所处的环境氛围，进行长期的稳定性能测试。

本研究用全ALD工艺制备SnOx/AZO双层：超薄SnOx保持能带对齐，导电AZO层提供低电阻通路并充当致密屏障，将电荷提取与物理阻挡功能解耦。采用该结构的单结宽禁带钙钛矿电池效率达23.47%，叠层器件达33.25%，连续光照1000小时后仍保持96%初始效率，验证了该界面策略的有效性。

ALD双层的制备与电学性能

不同ALD层的特性

单结器件测试表明，SnOx厚度为150个循环时性能最佳，进一步增厚会增大串联电阻、降低填充因子。为缓解电阻率限制，本文引入了ALD生长的AZO中间层。对比两种ALD层：250循环SnOx和100循环SnOx加400循环AZO。

J-V测量显示SnOx/AZO组合提升了器件性能。能级分析表明，从SnOx到AZO到IZO，导带底逐步下移，形成更有利的阶梯式能带排列，降低了界面提取势垒。c-AFM显示SnOx/AZO和纯AZO的导电性显著优于纯SnOx。KPFM显示SnOx/AZO上的钙钛矿薄膜表面电位更均匀，缺陷密度更低。瞬态吸收光谱证实SnOx/AZO具有更快的载流子提取。

ALD层抑制降解的表征

不同ALD层上钙钛矿薄膜的退化表征

在85°C光照老化400小时后，SnOx样品的UV-vis显示碘化铅特征吸收增强，XRD出现金属Pb⁰衍射峰，断面SEM显示界面空洞和体相损失；而SnOx/AZO样品这些退化特征大幅减弱。TOF-SIMS显示SnOx器件中Ag大量渗透进入钙钛矿层，I⁻扩散严重；SnOx/AZO器件无明显离子扩散。在85% RH老化7天后，SnOx覆盖的薄膜出现黄色δ相，而SnOx/AZO保持黑色相。PLQY测量显示SnOx/AZO样品的非辐射复合损失更低，老化后PLQY保持率更高。KPFM显示老化后SnOx样品表面缺陷密度显著增加，而SnOx/AZO基本不变。

单结电池性能与稳定性

不同ALD层的单结钙钛矿太阳能电池的光伏性能

结构为ITO / NiOx / Me-4PACz / 钙钛矿 / C60 / ALD层 / Ag的单结器件中，SnOx / AZO冠军器件效率23.47%，VOC 1.27 V，FF 83.92%，JSC 22.07 mA/cm²，滞后显著减小。EQE积分电流密度为21.62 mA/cm²，高于SnOx器件的20.92 mA/cm²。SPO稳定效率23.12%。Urbach能量为13.11 meV，低于SnOx器件的16.38 meV。

稳定性方面，85°C暗态老化1100小时后SnOx/AZO保持90%以上初始效率，SnOx在600小时仅剩85%。85°C加光照下，SnOx/AZO在300小时后保持80%以上，SnOx在200小时后降至60%以下。MPPT测试中SnOx/AZO在2000小时后保持96%，SnOx在700小时后降至80%。

叠层电池性能与稳定性

不同ALD层的钙钛矿/硅叠层太阳能电池的光伏性能

将ALD双层集成至钙钛矿/TOPCon硅叠层器件。HAADF-STEM显示SnOx约10 nm、AZO约60 nm的连续致密双层，无针孔或分层。HR-TEM确认SnOx为非晶态，EDS显示AZO中Zn分布均匀。

冠军叠层器件效率33.25%，VOC 1.98 V，JSC 20.83 mA/cm²，FF 80.71%，几乎无滞后。EQE显示顶电池和底电池光电流分别为20.43和20.40 mA/cm²，匹配良好。SPO稳态效率32.38%。

85°C热老化1000小时后SnOx/AZO保持90%以上效率，SnOx在400小时内降至90%以下。双85湿热测试400小时后SnOx/AZO保持92%以上，SnOx在200小时内降至80%以下。连续光照1000小时后SnOx/AZO保持96%以上，SnOx在300小时内降至80%以下。

机制总结

钙钛矿太阳能电池的双层策略示意图

SnOx/AZO双层的优势归因于导电AZO覆盖层加速电子提取、减少界面电荷积累，抑制了反应驱动的界面退化；同时致密双层提供有效的离子/水分阻挡，抑制碘诱导的银腐蚀和Ag⁺向钙钛矿的迁移。加速的电子提取与物理离子阻挡构成“功能解耦”机制，实现协同增强的器件耐久性。

本研究通过全ALD SnOx/AZO双层抑制钙钛矿/硅叠层电池中界面反应驱动的退化。该双层将SnOx的良好能带对齐与AZO的高导电性和致密阻挡功能相结合，减少了电荷积累并抑制了离子扩散和水分侵入。单结器件效率23.47%，叠层器件效率33.25%，在1000小时MPPT后保持96%以上初始效率。该工作展示了界面工程在实现高效稳定钙钛矿/硅叠层光伏中的关键作用，为开发兼具高效率和长期耐久性的太阳能电池提供了可行路径。

钙钛矿复合式MPPT测试仪

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美能钙钛矿复合式MPPT测试仪采用A+AA+级LED太阳光模拟器作为老化光源，以其先进的技术和多功能设计，为钙钛矿太阳能电池的研究提供了强有力的支持。

Ø 3A+光源，光源寿命10000h+，真实还原各场景实际光照条件

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美能钙钛矿复合式MPPT测试仪主要应用于成品钙钛矿单结，叠层成品电池稳定性测试。由于钙钛矿电池的输出特性易受光照、温度等环境因素影响，其最大功率点会频繁波动。MPPT控制器通过实时追踪并锁定最大功率点，能确保系统始终以最优功率输出。这不仅能最大化发电量，还能提升整个光伏系统的工作稳定性和经济性。

原文参考：Suppressing Interfacial Reactions in Perovskite/Silicon Tandem Solar Cells via an All-ALD SnOx/AZO Bilayer