钙钛矿/硅叠层电池是冲破单晶硅效率天花板的主线，可现在高效率器件几乎全是溶液法做的，放大生产和长期可靠是两座大山。真空热蒸发本来就更适合工业化，却一直没在大面积叠层上跑顺，毛病出在有机前驱体甲脒碘化物（FAI）经不住高温蒸发、会分解。美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT采用3A+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。

本研究采用氯化胆碱（ChCl）和FAI合成甲脒共晶盐（Eu），把FAI熔点和有效蒸发温度都压下来，让它在分解阈值以下稳稳蒸发，这样就能做出好膜和高效大面积叠层。

实验方法

制膜和叠层器件，是在微米绒面异质结硅底电池上用两步顺序热蒸发做的（先沉无机卤化铅，再蒸有机层）。

FAI到底怎么降解，先用XRD、XPS、TEM-EDS比蒸发前后的残留物，再用机器学习分子动力学（ML-MD）把从晶体到气相的全过程模拟出来，最后用ToF-SIMS和GC-MS在膜和气相里逮降解产物。

Eu合成之后，靠¹H NMR、FTIR、XPS、HRTEM、DSC确认它成了新相、熔点降了100°C以上，并通过比实际蒸发温度，证明Eu比纯FAI平均低36°C。膜这一层用XRD、PL/PLQY、TRPL、KPFM、HRTEM看结晶、缺陷和均匀性；器件那层测J-V、EQE、MPPT稳态效率、面积放大损失，还做了氮气存放、湿热（85°C/85% RH）和户外实证等稳定性测试。

甲脒碘化物的热降解

(a)两步顺序热蒸发制备钙钛矿薄膜工艺示意。热蒸发前后FAI的(b)原料变色对照 (c)XRD对比(d)XPS对比(e)元素分布对比(TEM-EDS) (f)热蒸发前后FAI氮碘原子比(N/I)对比(g)FAI降解产物对钙钛矿薄膜PL/PLQY的影响(h)含FAI降解产物薄膜85℃老化稳定性(QFLS) (i)甲脒碘化物蒸发的分子动力学模拟初态(j)甲脒碘化物热蒸发降解产物(ML-MD模拟)(k)甲脒碘化物气相扩散过程(ML-MD模拟)(l)FAI蒸发阶段与气相扩散阶段降解比例

蒸完坩埚里FAI由白变黄黑，XRD冒新峰，N/I比从2:1窜到近4:1。ML-MD看，FAI最易降解的环节是"固态→气相"那一下（约12%），路子有去质子化、二聚、解离；进了气相扩散后只有3%会坏。用降解FAI做的膜PL和PLQY更低，85°C下也更易垮，说明热降解直接把膜质量拖下水。

甲脒共晶

(a)FAI与共晶Eu的晶格条纹与衍射(HRTEM) (b)FAI与共晶Eu的氢核磁(¹H NMR)对比(c)FAI与共晶Eu的红外光谱(FTIR)对比(d)氯化胆碱与共晶Eu的Cl 2p XPS对比(e)共晶Eu的氢键网络结构示意(f)共晶Eu与纯FAI的解离能对比(g)不同氯化胆碱含量共晶的熔点(DSC)(h)FAI与氯化胆碱二元相图示意(i)共晶Eu与纯FAI的实际蒸发温度对比

ChCl和FAI靠N-H···Cl和O-H···I两类氢键织网，打乱FAI长程晶序，解离能跟着降。Eu常压下70–100°C就化成液体，DSC实测熔点比纯FAI低100°C以上；真实蒸发下Eu-4%在120°C就熔了，第二步蒸发温度最低才139°C，比FAI平均低36°C。

薄膜质量提升

(a)共晶Eu蒸发的分子动力学模拟(b)晶Eu蒸发产出的FA分子(ML-MD) (c)FA基与共晶Eu基钙钛矿薄膜XRD对比(d)FA基与共晶Eu基薄膜PL/PLQY对比(e)FAI基与共晶Eu基薄膜TRPL(f)5.5 cm²薄膜PL发射峰均匀性对比(g)共晶Eu大面积薄膜PL强度mapping (h)FA基钙钛矿薄膜HRTEM)(i)共晶Eu基钙钛矿薄膜HRTEM

Eu蒸完XRD峰基本没动，说明没降解；晶粒略大、结晶更强，PL强度和PLQY翻了一倍，TRPL载流子寿命更长、缺陷更少。FA基膜有明显微应变，5.5 cm²上PL峰差到8 nm，Eu基相分布却匀；放到220 cm²，Eu膜的PL mapping还是匀。

共晶用于器件

(a)钙钛矿/硅叠层器件结构示意(b)叠层器件截面形貌 (c)小面积叠层器件J-V曲线(d)小面积叠层器件EQE光谱(e)小面积叠层器件稳态功率输出(f)FA基与共晶Eu基叠层PCE分布 (g)200 cm²大面积叠层器件J-V曲线(h)200 cm²大面积叠层稳态功率输出(i)叠层电池面积放大效率损失对比(j)147.5 cm²叠层器件NREL认证结果(k)叠层器件湿热老化稳定性(l)户外运行中的叠层组件照片(m)钙钛矿/硅叠层组件户外功率输出对比

小面积（1 cm²）冠军效率，FA基30.27%、Eu基31.58%，稳态31.5%，迟滞才0.5%，20个器件平均PCE 31.28%（FA基28.51%）。这是头回用顺序热蒸发做出叠层器件。放到商用半切G12（200 cm²），冠军30.3%、稳态30%，面积放大200倍效率只掉3.99%，NREL认证147.5 cm²器件为(29±1.02)%。稳定性上，Eu基在氮气3600小时、MPPT、湿热2000小时（留>95%）以及两个月户外实证里都顶得住，户外几乎不掉功率。

FAI高温蒸发时的热降解，是热蒸发路线一直卡脖子的地方。拿甲脒共晶把蒸发温度压到分解阈值以下，第一次做出两步顺序热蒸发的钙钛矿/硅叠层电池（稳态31.5%），放到200 cm²还守得住30%，面积放大损失同类最小。这条热蒸发路线，给叠层电池产业化铺了条能落地的路。

美能钙钛矿最大功率点追踪测试 MPPT

联系电话：400 008 6690

钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT采用3A+级LED太阳光模拟器作为老化光源，并在上一代基础上完成全面进阶：光谱范围拓展至300~1700 nm（AM0）、光谱等级达到AAA（AM0）、支持 24 通道独立可调，为钙钛矿太阳能电池、太空光伏及叠层电池（2T/3T/4T）的研究提供了强有力的支持。

▶ 光源等级：AAA（AM0），光谱范围 300~1700 nm，适用于太空光伏测试

▶ 多波段独立可控：24 通道可调（AM0），精准匹配三结、四结叠层电池子电池带隙

▶ 大样品夹具：支持 210×105 mm 叠层电池，夹具采用正背面金线挤压引出电极

▶ 环境可控：支持 15℃~100℃ 半导体控温，同时可在氮气环境（无水无氧）下测试

美能钙钛矿最大功率点追踪测试MPPT不仅是性能验证工具，更是钙钛矿与叠层太阳能电池研究的高效测试平台。

原文参考：Thermally evaporated perovskite/silicon tandems via formamidinium eutectic