基于钙钛矿的叠层太阳能电池主要有：钙钛矿晶硅叠层电池、钙钛矿钙钛矿叠层电池。
由于硅基太阳能电池目前光电转换效率接近其最高理论效率。为了克服这种效率的限制，将半透明钙钛矿太阳能电池与硅基太阳能电池进行堆叠是一种行之有效的方法。
凭借钙钛矿太阳能电池带隙可调的优势，在顶部的宽带隙半透明钙钛矿太阳能电池主要吸收高能光子，而底部窄带隙硅基电池则吸收透过顶部电池较低能量的光子，最终实现能量利用最大化，并实现更高的光电转换效率。
叠层电池的结构类型主要分为：二端整体叠层和四端机械叠层，结构如图 4(a)所示。
两端整体叠层电池的制备难度相对大一些，主要由于其电压值取决于子电池的电压加和，而电流值则取决于输出电流最小的子电池，这就对子电池之间的能带隙匹配、电流匹配和光透过性有着较高要求。
与此同时，在制备两端整体叠层电池过程中，钙钛矿太阳能电池要沉积于晶硅等窄带隙电池之上，中间隧穿层的制备至关重要，它作为载流子复合层，直接关系到器件的整体性能，这就对电池的制备工艺提出了更高的要求。
而四端机械叠层电池的光电转换效率是两个独立子电池效率的加和，其主要是对顶部的半透明钙钛矿太阳能电池的效率以及透光率有着较高的要求，一方面要保证其自身的光电转换效率足够高，另一方面也要尽可能保证更多的近红外区域光透射至底部子电池进行发电，实际上四端叠层电池是一种更加强调各独立子电池部分进行高性能匹配的方式。
近年来，围绕高效叠层太阳能电池技术的研究工作发展迅速。
目前，两端整体叠层电池世界最高效率是在 2022 年，由瑞士洛桑联邦理工学院和瑞士电子与微技术中心共同研发，实现了 31.3%的高光电转换效率。
两端整体叠层的另一个重要应用是全钙钛矿叠层电池，其充分利用了钙钛矿太阳能电池带隙灵活可调的特点，将底电池调整为铅锡混合的窄带隙钙钛矿电池，并在其基础上再叠加制备具有宽带隙的半透明钙钛矿太阳能电池，最终实现高效率的全钙钛矿叠层电池。
由于铅锡混合的窄带隙钙钛矿太阳能电池缺陷较多，因此研究人员主要将目光集中在了抑制 Sn2+的氧化以及缺陷的钝化方面。
有研究报道了一种将 2PACz 和 MeO-2PACz 混合的空穴分子材料，并充分利用磷酸基团锚定在氧化镍层表面，形成氧化镍层和钙钛矿层间分子桥接的作用，从而提高了器件的柔性弯折稳定性，柔性全钙钛矿电池取得了 24.7%的光电转换效率和 15mm 弯折半径 10000h 几乎无衰减的结果。
同时，该研究通过调整钙钛矿前驱体中铯掺杂的比例，并优化设计“扩散屏障”模组结构，实现了在 20.25cm2 全钙钛矿叠层电池模组上 21.7%的光电转换效率。
在四端机械叠层方面，由于没有电流匹配方面的严格要求，研究者主要将目光集中在半透明钙钛矿太阳能电池自身的优化方面。
半透明钙钛矿太阳能电池在叠层中的应用不断刷新着最高的光电转换效率，突破 30%光电转换效率的叠层电池已成为现实。
温室是现代化农业生产的一种成熟技术手段。据不完全统计，截止 2020 年，我国温室面积达到了 187.3 万公顷。
但温室也被认为是最耗能的作物生产技术之一，其中对温室的温度、光强、湿度和 CO2 浓度等参数调控都需要高耗能的手段加以控制，这无疑会对环境、经济效益产生显著的不利影响。
一年四季时而发生的强烈光照辐射也影响着农作物的生长。
因此，在提高农作物产率的同时，降低能耗，提升能效，实现可再生能源的高渗透率是当前我国在实现乡村振兴和农业现代化战略方面的重要发展方向之一。
从能源低碳角度来讲，当前迫切需要将新能源发电技术与农业农村发展紧密结合。
光伏发电在温室的应用实现了新能源就地消纳、分布式微电网的构建，特别是对电能替代以及多能互补起到了关键作用。
通常，作物光合作用中叶绿素和类胡萝卜素吸收光波长范围是：400~550nm，600~1000nm，且小于 400nm 的高能光子将会对作物的生长产生消极影响。
基于此，如果能够将小于 400nm 的高能光子滤除并透过可见光，尽可能地保护作物生长，并将滤除掉的高能光子利用起来进行发电，将是最理想的温室光伏解决方案。
半透明钙钛矿太阳能电池恰好可以满足上述需求，其带隙可调的优势可将小于 400 nm 的光充分吸收，透明化的电池将作物需要光合作用部分的可见光透过，并且可制备在柔性基底上的特点，也使得半透明钙钛矿太阳能电池可以更好实现在温室上的应用。
在 2019 年，有研究针对半透明钙钛矿太阳能电池在温室农业场景的应用展开研究。
尝试对钙钛矿功能层的化学组分进行调整，制备出了超宽带隙的纯溴组分 MAPbBr3 钙钛矿薄膜。
然而如此宽带隙的纯溴组分电池，对薄膜制备工艺以及质量有着非常苛刻的要求。
因此他们对一步法制备过程中的不同反溶剂进行了对比，根据钙钛矿薄膜的形貌和晶粒结晶程度，晶粒生长大小，反溶剂滴加难易程度等，最终选择二苯醚这种反溶剂，有效提升了钙钛矿的载流子扩散长度，以此进一步提升电池性能，最终实现了超宽带隙 2eV 以上、效率 7.51%、透光率接近 40%的半透明器件。
这也为后续半透明钙钛矿太阳能电池在温室农业方面的应用研究奠定了基础。
然而，若想将半透明钙钛矿太阳能电池更好地应用于温室农业，在满足钙钛矿薄膜组分调整对温室光照需求的基础上，需要制备出具有柔性、可弯折特点的半透明钙钛矿电池。
为此，2021 年有研究率先尝试将 DMD 结构的薄金属透明电极制备于半透明钙钛矿太阳能电池上，并设计了应用场景。
利用其机械柔性强、导电性强的特点，实现有别于传统钢性玻璃基底的柔性半透明钙钛矿太阳能电池。
以此制备出的柔性电池实现了 7.67%的光电转换效率以及在 540~760nm 光波长范围内超过60%的光透过率，这为今后柔性半透明钙钛矿太阳能电池在温室中的应用打开了突破口。
但值得注意的是，DMD 结构的薄金属电极虽然导电性较强，但其透光性相比于 TCO 等透明电极而言还有一定差距。
如何在柔性半透明钙钛矿太阳能电池中解决TCO 电极的机械脆性问题，这将是半透明钙钛矿电池在温室农业应用研究中的重点。
近几年，围绕半透明钙钛矿太阳能电池在温室农业应用中的研究还不够深入，仍处于研究的起步阶段。
特别是目前还鲜有文献报道半透明钙钛矿太阳能电池对作为生长趋势的影响，包括不同光强、不同光谱范围条件下作物的生长反应、产率等指标，以及在光电转换效率和透光性之间的协调性问题等。
但其独特的应用前景和价值成为钙钛矿太阳能电池的又一重要发展领域，受到了越来越多研究团队的关注。
我们认为，今后一段时间，对于温室农业场景的应用，在器件效率提升、柔性制备(基底、电极)、作物生长与光谱匹配度分析、半透明电池应用下的多能互补模拟仿真系统构建等方面仍有很大的提升空间和研究价值。
因此，在“双碳”目标背景下，围绕半透明钙钛矿太阳能电池在温室农业方面的应用研究将是热点方向之一。
在“双碳”目标和构建新型电力系统为背景的能源转型发展进程中，新型光伏发电技术将发挥着重要作用。
特别是以半透明钙钛矿太阳能电池为代表的光伏器件不仅要围绕着高光电转换效率、高稳定性、高透光率的发展目标，还需要对其进行有针对性的设计，以满足实现电池在多个场景应用的需求，从而更好地为低碳能源转型提供技术支撑。
对半透明钙钛矿太阳能电池的关键技术而言，需要在兼顾高透光性的基础上，进一步提升器件的光电转换效率，并深入分析其内在的机理，揭示半透明钙钛矿太阳能电池在透光性效率之间的内在联系。
从半透明钙钛矿太阳能电池的应用角度而言，需要尽快探索并制备出符合商业化应用条件的大面积半透明钙钛矿太阳能电池模组，并通过示范项目来对技术本身的先进性进行验证并对其实现进一步的优化，以期促进半透明钙钛矿太阳能电池在叠层太阳能电池和温室农业光伏领域的商业化应用。
原文始发于微信公众号（光伏产业通）：半透明钙钛矿太阳能电池应用
