钙钛矿-有机叠层太阳能电池效率刷新世界纪录

背景

太阳能电池技术持续迭代，钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本潜力成为研究热点，但单结钙钛矿电池的效率提升逐渐接近理论极限（约33%）。叠层电池通过整合不同带隙材料，能够更充分利用太阳光谱，突破单结效率瓶颈。其中，钙钛矿-有机叠层电池结合了钙钛矿的高效吸光能力和有机材料的柔性、可加工性，被视为下一代光伏技术的重要方向。然而，这类电池在界面电荷传输、材料稳定性及整体效率方面仍面临挑战。此前，该类型器件的最高稳态效率纪录约为26%左右，距离实际应用所需的30%以上仍有差距。

核心内容

中国科学院化学研究所李永舫、孟磊团队近日提出了一种名为“全阶段调控”的创新策略，通过引入可光转换的添加剂分子，成功制备出稳态光电转换效率达到28.04%的高性能钙钛矿-有机叠层太阳能电池。这一效率值刷新了同类器件的世界纪录，标志着该类型电池向实际应用迈出了关键一步。

具体而言，团队在钙钛矿子电池和有机子电池的制备过程中，利用可光转换添加剂分子对薄膜生长、缺陷钝化及能级匹配进行全流程调控，从而优化了叠层电池的整体性能。该添加剂能在光照下发生结构转变，主动修复钙钛矿层中的缺陷，并改善上下子电池之间的电荷传输效率，最终实现了28.04%的稳态效率（经第三方认证）。这一成果突破了此前钙钛矿-有机叠层电池的效率瓶颈，展示了该技术路线的巨大潜力。

关键要点

• 团队提出“全阶段调控”策略，不同于传统针对单一环节的优化，而是覆盖从薄膜制备到器件整合的全过程。
• 引入可光转换的添加剂分子，该分子在光照下能动态修复钙钛矿缺陷，改善界面接触，提升电荷提取效率。
• 制备的钙钛矿-有机叠层太阳能电池稳态光电转换效率达28.04%，创下该类器件世界纪录。
• 研究团队来自中国科学院化学研究所，负责人为李永舫、孟磊。
• 该效率值经过稳态测试（非初始瞬态效率），具有实际参考价值。
• 研究工作标志着该类型电池向商业化应用迈出关键一步，但仍需解决长期稳定性、大面积制备等工程化问题。

意义与影响

28.04%的稳态效率刷新了钙钛矿-有机叠层太阳能电池的世界纪录，表明该技术路线已接近甚至局部超越传统晶硅电池（单晶硅实验室效率约27.6%），但叠层结构具有更高的理论效率上限（约40%以上）。这一突破为未来实现低成本、高效率的柔性光伏产品奠定了基础。此外，“全阶段调控”策略中引入可光转换添加剂分子的思路，也可推广至其他类型钙钛矿或叠层器件，为材料设计和工艺优化提供了新范式。不过，从实验室纪录到量产产品，还需解决器件在湿热、光照下的长期稳定性，以及大面积均匀涂布等技术难题。该成果有望加速钙钛矿-有机叠层电池在便携设备、建筑一体化光伏（BIPV）等场景的落地应用。