单斜的钙钛矿/硅叠层电池和钙钛矿/CIGS叠层电池对于不释放碳的电力使用有较大作用，但是前提时叠层太阳能电池的稳定性需要解决。剑桥大学Lang Felix、Samuel D. Stranks等研究者对这几种叠层电池在高光辐射中的稳定性进行了测试。尽管本文中在太空辐射环境中进行测试，作者认为相关原位和非原位测试方法同样适用于地面环境中电池的工作状态。作者发现钙钛矿/硅叠层太阳能对于太空中的应用并不合适，钙钛矿/CIGS叠层太阳能电池具有价格合适，可折叠，轻便等优势。伴随着小型价格有优势的卫星的大量需求，对太空空间的探索需求，这种叠层太阳能电池将有一定的应用前景，但是发电价格需要能比拟现有技术的价格。

本文要点：

（1）[Cs_0.05(MA_0.17FA_0.83)_0.95]Pb(I_0.83Br_0.17)₃/Cu(In,Ga)Se₂ (perovskite/CIGS)太阳能电池展现了较高的性能，并且能制备成柔性器件。但是，为了能够利用于太空技术中，这种叠层电池必须克服太空中的强辐射环境。作者通过原位测试和非原位测试方法，发现电池在68 MeV光子辐射（以2×10¹² p⁺/cm²的强度照射）后，能保持85 %的工作效率。

（2）荧光光谱（636 nm激发）得到钙钛矿薄膜顶部的局域的准费米能级分裂（quasi-Fermi-level splitting (QFLS)），作者发现并未受到影响（原始的QFLS：1.120±0.022 eV，辐射后的QFLS：1.124±0.024 eV）。开路电压损失未0.02 V，和CIGS单结电池结果相同，说明叠层太阳能电池中的电压损失主要源于CIGS的底部。与之相比，钙钛矿/硅叠层电池中，开路电压损失为0.31 V。

开路电压损失和填充因子相关结果显示，CIGS单结部分占据了60 %的效率损失。这部分的损失可以通过使用Cu₂ZnSn(S, Se)₄这种防辐射效果更高的材料缓解。其他窄能带材料比如Sn-Pb材料可能有应用前景，虽然这类材料的防辐射性能还不清楚。

实验中发现，NiO层导致了额外40 %的效率损失。CIGS层电池由于需要通过原子层沉积方法负载10 nm厚的NiO层，由于光子、γ、UV照射会在NiO中生成缺陷，因此导致了填充因子降低和效率损失。

总之，作者认为，叠层太阳能电池中的效率降低是由于CIGS层底部和NiO_x界面上的复合同时导致的。

参考文献

Felix Lang*; Marko Jošt; Kyle Frohna; Eike Köhnen; Amran Al-Ashouri; Alan R. Bowman; Tobias Bertram; Anna Belen Morales-Vilches; Dibyashree Koushik; Elizabeth M. Tennyson; Krzysztof Galkowski; Giovanni Landi; Mariadriana Creatore; Bernd Stannowski; Christian A. Kaufmann; Jürgen Bundesmann; Jörg Rappich; Bernd Rech; Samuel D. Stranks*

Proton Radiation Hardness of Perovskite Tandem Photovoltaics

Joule 2020, DOI: 10.1016/j.joule.2020.03.006

https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2542435120300982