我国钙钛矿-有机叠层太阳能电池效率获突破

　　钙钛矿-有机叠层太阳能电池器件。中国科学院化学研究所供图

　　人民网北京7月14日电 (记者赵竹青)北京时间7月13日，国际学术期刊《Nature》在线发表了一项来自中国的光伏新突破。中国科学院化学研究所李永舫院士/孟磊研究员团队提出“全阶段调控”策略，让钙钛矿-有机叠层太阳能电池实现了从“惧光”到“驭光”的转变，认证稳态光电转换效率达到28.04%，刷新该类器件光电转换效率的世界纪录。

　　这种新型叠层太阳能电池，像一层层不同颜色的“光谱筛”，通过分工合作，将不同波段的太阳光转化为电能，能突破传统单结太阳能电池的理论效率极限。它薄如纸张、轻柔可卷，未来不仅能贴在建筑物玻璃、汽车天窗上发电，更能为无人机、可穿戴设备乃至空间站提供轻便能源。

　　然而，核心材料中的碘离子和溴离子在光照下会“闹脾气”各自抱团，导致性能快速衰减。

　　为此，研究团队巧妙设计了一种名为TDB(4-[3-(三氟甲基)-3H-双吖丙啶-3-基]苄铵盐酸盐)的“光控”添加剂分子，对钙钛矿材料的生长和工作进行了“全阶段调控”。

　　在材料“出生”的结晶阶段，TDB分子像一位严格的教官，延缓了不同离子的过早分离，让它们均匀排列，形成了高质量的晶格。而在太阳能电池“工作”的阶段，富集在晶界处的TDB分子被光激活，摇身一变成为强力“胶水”TAB(4-(三氟乙酰基)苄铵盐酸盐)，紧紧锚定住钙钛矿表面，有效抑制了离子的迁移通道，抑制了相分离。

　　“这项研究的关键技术难题是如何让高溴含量宽带隙钙钛矿从‘惧光’变成‘驭光’。”化学研究所研究员孟磊表示：“新引入的TDB分子正是实现这一转变的关键——结晶成膜阶段稳定混合卤素相，光照运行阶段转化为更强锚定钝化分子，从源头到使用全过程抑制相分离。这种从‘惧光’到‘驭光’的转变，正是‘全阶段调控’策略的核心要义。”

　　团队制备的钙钛矿-有机叠层太阳能电池经第三方机构认证，稳态光电转换效率达到了28.04%，刷新了该类器件效率的世界纪录。同时，器件的稳定性也显著提升，在持续光照运行625小时后，仍能保持初始效率的90%。

　　中国科学院院士、化学研究所研究员李永舫表示，钙钛矿-有机叠层太阳能电池兼具轻质、柔性及高比功率优势，可广泛应用于建筑、交通、可穿戴电子等地面场景，也可在卫星、空间站及深空探测等航天领域发挥积极作用，有望为能源结构进一步转型与地球可持续发展提供新的科学技术路径。