一、研究背景与问题
隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）硅太阳能电池凭借其较低的背面复合损失和良好的温度特性，已成为ペロブスカイト/硅叠层电池的理想底电池选择。然而，商业化硅片厚度已减薄至约130 μm，导致其热质量减小、热导率升高，在ペロブスカイト顶电池制备过程中的热处理阶段，热量传递显著加速。这种快速热传递会诱导ペロブスカイト薄膜过快结晶，损害薄膜质量，最终影响叠层器件的性能和稳定性。
这一长期被忽视的结晶动力学问题，严重制约了ペロブスカイト与主流硅技术的有效整合。
二、MBT双模式配位策略
研究团队引入2-巯基苯并噻唑（MBT）分子，其重要特性在于能够与ペロブスカイト有机阳离子（尤其是FA⁺）形成双模式结合作用：氢键相互作用和静电相互作用同时存在。这种双模式配位机制有效调控了ペロブスカイト的结晶动力学，使薄膜在热处理过程中实现更均匀的形核与生长。
这一策略带来多方面的改善：
- 形貌均匀性：消除孔洞，薄膜表面和界面缺陷显著减少
- 卤素相分离抑制：有效抑制卤化物偏析，维持ペロブスカイト相稳定性
- 非辐射复合降低：陷阱辅助复合率从3.2×10⁵降至4.3×10⁴ cm/s，降低近一个数量级
三、结晶热力学与形貌表征
原位光致发光（PL）时序分析对比了玻璃基底与c-Si基底上ペロブスカイト薄膜的结晶行为差异。在c-Si基底上，由于硅的高热导率（~149 W/m·K）远高于玻璃（~1 W/m·K），ペロブスカイト在加热初始1秒内即达到较高温度，结晶速度显著快于玻璃基底。横截面SEM图像直观揭示了两者在界面形貌上的显著差异。
图1：热性质与结晶动力学。
四、MBT配位机理研究
NMR核磁共振谱对比分析了FA⁺有机阳离子在有/无MBT配体存在下的化学位移变化，证实了MBT通过–NH₂基团与FA⁺形成氢键相互作用。同时，PbI₂和FAI的NMR对比实验进一步揭示了MBT的–SH巯基与铅碘八面体框架之间的相互作用模式。原位GIWAXS实时跟踪了退火过程中对照组与MBT处理组ペロブスカイト薄膜的结晶演化过程，直观证实了MBT对结晶动力学的调控效果。
图2：MBT配位机理研究。
五、形貌与光电性质表征
SEM顶视和横截面图像显示，对照组ペロブスカイト薄膜存在明显的界面孔洞和形貌不均匀性，而MBT处理后薄膜形貌显著改善，晶粒尺寸更加均匀，埋底界面质量大幅提升。稳态共聚焦PL成像和超光谱成像直观展示了处理组薄膜更高的发光均匀性和更集中的发射峰分布，验证了MBT处理对薄膜均匀性的提升效果。
图3：形貌与光电性质表征。
图4：器件结构、性能与稳定性。
六、技术启示与产业化意义
被忽视的硅片热管理问题
本研究首次系统揭示了工业硅片（相比玻璃基底）独特的高热导率特性对ペロブスカイト顶电池结晶过程带来的显著影响。这一长期被ペロブスカイト领域忽视的问题，对于理解ペロブスカイト与主流硅技术整合过程中的工艺控制具有重要的科学价值。
TOPCon叠层32%+的意义
32.76%的认证效率使该工作跻身国际先进行列。对于商业化路径而言，TOPCon技术相比其他硅底电池技术（如HJT）具有与现有PERC/TOPCon产能兼容性强的独特优势，这意味着从实验室到产业化的路径更为直接。MBT分子作为小分子添加剂，其工艺兼容性也为规模化生产提供了可行性。