透明導電氧化物（TCOs）是半透明及疊層光伏電池的核心組件。傳統ITO電極在近紅外（NIR）波段存在寄生吸收問題，限制了鈣鈦礦/硅疊層電池的效率。對于半透明鈣鈦礦頂電池，近紅外（NIR）區域的高透過率至關重要，但商用ITO在NIR區域的透過率因電離雜質的寄生吸收而降低。本研究通過美能鈣鈦礦在線透過率測試機實時監測薄膜的光學特性，結合鈦（Ti）和鉭（Ta）共摻雜氧化銦（MDO），開發了一種高NIR透光性TCO，其載流子濃度（~101? cm?3）較ITO降低一個數量級，遷移率（>80 cm2/V·s）顯著提升，為優化電池性能提供了關鍵技術支持。

多元素摻雜氧化銦MDO電極優化

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(a) ITO與MDO薄膜的霍爾測量結果(b) ITO與MDO薄膜的透射率對比

MDO薄膜通過直流磁控濺射制備，采用摻雜鈦和鉭的氧化銦靶材。電池結構為玻璃/底部TCO（ITO或MDO）/SnO?/鈣鈦礦/spiro-OMeTAD/MoOx/頂部TCO（ITO或MDO）/Au指。MDO在800–1300 nm波段的透射率較ITO提升超過 10%，尤其在1000–1200 nm范圍內透射率接近95%，表明其對硅底電池的光吸收具有顯著促進作用。厚度影響：MDO厚度從150 nm增至300 nm時，透射率提升，歸因于：

• 晶粒尺寸增大：減少晶界散射，降低光損耗。
• 載流子遷移率提高（>80 cm2/V·s）：降低電阻率（~3×10?? Ω·cm）的同時抑制自由載流子吸收。

半透明鈣鈦礦電池的性能提升

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電池性能與穩定性：(a) J?V曲線；(b) MPPT測試

不同頂/底TCO電極的半透明鈣鈦礦電池性能

采用MDO作為底電極和頂電極的半透明鈣鈦礦電池表現出更高的功率轉換效率（PCE）。與ITO/ITO結構相比，MDO/MDO電池的VOC從1.00 V提升至1.05 V，FF從76.7%優化至74.8%，PCE從16.6%增至17.0%。這歸因于MDO較低的載流子濃度減少了界面復合位點，并通過能級匹配優化提升了電子傳輸效率。

(a) TCO層的紫外光電子能譜（UPS）；(b) TCO上SnO?的UPS；(c) 能帶對齊

此外，引入抗反射（AR）層后，JSC進一步增加，PCE達到17.8%。長期穩定性測試表明，MDO/MDO電池在1太陽光照下1000小時的MPPT測試中表現更穩定，可能與其在紫外區的低透過率減少光降解有關。

四端疊層電池的光電流增強

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四端疊層電池:(a)硅電池的J?V曲線；(b) 半透明鈣鈦礦電池與過濾硅電池的外量子效率（EQE）及100%反射率）結果

機械堆疊半透明鈣鈦礦電池與硅底電池的四端結構中，MDO作為頂/底電極顯著提升了硅電池的光電流收集效率。與ITO/ITO結構相比，MDO/MDO-AR四端疊層的JSC從15.0 mA/cm2提升至17.3 mA/cm2，PCE從23.9%增至26.1%。外部量子效率（EQE）分析表明，MDO在500-800 nm波段的透過率增強改善了鈣鈦礦頂電池的光捕獲，而NIR區域的高透過率（>80%）使硅底電池在>800 nm波段的光電流顯著提升。未來若開發更穩定的空穴傳輸層（HTL），可通過后退火進一步優化MDO頂電極的性能。本研究通過多元素摻雜氧化銦（MDO）透明電極替代ITO，實現了半透明鈣鈦礦電池（PCE>17%）和四端鈣鈦礦/硅疊層電池（PCE>26%）的高性能。MDO的高NIR透過率源于低載流子濃度和缺陷態減少，有效提升了硅底電池的光電流響應。MDO通過降低載流子濃度和優化能帶對齊，顯著提升了鈣鈦礦-硅疊層器件的NIR透光性與效率。

美能鈣鈦礦在線透過率測試機

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鈣鈦礦太陽能電池的在線透過率檢測設備是一種實時監測鈣鈦礦薄膜、透明氧化玻璃或組件光學透過率的系統，用于優化工藝、確保均勻性并提升電池效率。

• 精確度高：測量精度達到0.01%，能提供精確的透射比數據
• 穩定性好：測量穩定性＜0.1%，在重復測試10次中能夠提供穩定的數據，保證了測試結果的可靠性
• 高效率與自動化：大面積掃描（如0.6m×1.2m基板）可在秒級完成

實驗中，美能鈣鈦礦在線透過率測試機憑借其高精度和穩定性，為鈣鈦礦薄膜和透明基板的實時光學監測提供了可靠保障，顯著優化了工藝一致性。原文參考：Transparent Electrodes with Enhanced Infrared Transmittance forSemitransparent and Four-Terminal Tandem Perovskite Solar Cells
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