我国团队创正式结构钙钛矿光伏器件最高效率纪录

兼具高效率与可规模化制备潜力的钙钛矿太阳能电池，正成为下一代光伏技术的热门候选。然而，正式结构器件的效率长期停滞在约26%，其深层物理机制始终如“黑箱”般困扰学界。近日，这一瓶颈被我国科研团队成功打破。

北京时间4月30日，南开大学化学学院袁明鉴教授、姜源植特聘研究员团队联合北京理工大学徐健研究员团队，在国际顶级学术期刊 《自然》 在线发表研究成果。他们首次揭示了制约正式结构钙钛矿太阳能电池效率的关键物理机制，并创新性地提出连续梯度掺杂电子传输层设计。

破解“黑箱”：找到效率瓶颈的物理根源

当前高效率钙钛矿器件普遍依赖微纳纹理基底来增强光捕获能力，但复杂界面也引入了显著的非辐射复合损失。研究团队首次发现，在纹理基底上，氧化锡电子传输层与钙钛矿埋底界面处存在能带失配与电子累积的协同作用——这正是非辐射复合损失加剧、器件性能长期受困的核心物理根源。

创新设计：梯度掺杂带来“一石二鸟”

要破解困局，必须从源头上精细调控电子传输层的电学性质。团队发展出一种具有梯度能级结构的氧化锡电子传输层，既解决了能带失配问题，又助力了电子提取，有效抑制了非辐射复合损失。

刷新纪录：27.50%效率，295毫伏超低电压损失

基于这一策略，太阳能电池器件经国际权威机构认证，获得了27.17%的稳态光电转换效率及27.50%的反向扫描效率，创造了正式结构钙钛矿光伏器件的最高光电转换效率纪录。同时，其开路电压损失低至295毫伏，充分证明非辐射复合得到了根本性抑制。

袁明鉴教授表示，该研究从机理层面系统扫清了长期笼罩正式结构器件的性能迷雾，为金属氧化物电子传输层的理性设计开辟了一条普适而有效的新路径，有望为高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件提供关键技术支撑。