阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員發現，在多層過氧化物-硅串聯太陽能電池中插入一個金屬氟化物層可以阻止電荷重組並提高性能。在一個設備中結合了過氧化物和硅基子電池的串聯太陽能電池有望比其傳統的單結硅競爭對手更好地捕捉陽光並將其轉化為電能，而且它們預計將以更低的成本實現這一目標。
然而，當陽光照射到包晶石太陽能電池時，產生的電子對和帶正電的空穴往往會在包晶石和電子傳輸層的界面上重新結合，此外，這個界面上的能級不匹配阻礙了電池內的電子分離。這些問題共同降低了串聯電池的開路電壓，或最大工作電壓，從而限制了設備性能。
通過在過氧化物和電子傳輸層（通常包括電子接受器富勒烯（C60））之間添加一層氟化鋰，這些性能問題可以得到部分解決。然而，這些設備變得不穩定，因為鋰鹽很容易液化並通過表面擴散。主要作者Jiang Liu是Stefaan De Wolf小組的博士后，他說：”沒有一個裝置通過了國際電工委員會的標準測試協議，促使我們創造一個替代方案”。
Liu、De Wolf及其同事系統地研究了其他金屬氟化物的潛力，如氟化鎂，作為串聯電池中過氧化物/C60界面的夾層材料。他們在添加C60和頂部接觸元件之前，在過氧化物層上熱蒸發金屬氟化物以形成厚度可控的超薄均勻薄膜。該夾層也是高度透明和穩定的，符合倒置p-i-n太陽能電池的要求。
氟化鎂夾層有效地促進了過氧化物活性層的電子提取，同時將C60從過氧化物表面置換出來。這減少了界面上的電荷重組。它還增強了整個子電池的電荷傳輸。由此產生的串聯太陽能電池的開路電流電壓增加了50毫伏，認證的穩定電力轉換效率為29.3%–這是過氧化物酶-硅串聯電池的最高效率之一。
Liu說：”考慮到主流晶體硅基單結電池的最佳效率是26.7%，這項創新技術可以在不增加製造成本的情況下帶來可觀的性能提升。”
為了進一步探索這項技術的適用性，研究小組正在開發可擴展的方法，以生產面積超過200平方厘米（31平方英寸）的工業級過氧化物酶-硅串聯電池。劉說：”我們還在開發幾種策略，以獲得高度穩定的串聯設備，這些設備將通過關鍵的工業穩定性協議。”