中科院在钙钛矿太阳能电池研究中取得进展

12月3日，浙江省经济和信息化厅就2025年度重点企业研究院、企业研究院拟认定名单进行公示，拟认定浙江省可信数据智能重点企业研究院等211家省重点企业研究院和浙江省亿达时智能灯光企业研究院等1442家省企业研究院。

12月1日获悉，工程材料研究院新能源光伏技术团队自主研制的1.68eV（电子伏特）宽带隙钙钛矿太阳能电池，经权威第三方专业测试机构认证，以25.05%的光电转换效率第3次刷新世界纪录，在钙钛矿光伏技术领域持续领跑，为中国石油加快大型清洁电力基地建设和油田分布式清洁能源替代奠定了坚实基础。

有机A位阳离子丰富的选择性和可设计性，为通过化学相互作用调控金属卤化物钙钛矿的多种性能提供了巨大机遇。结构-性能关联机制：系统阐明了A位阳离子的分子结构如何影响其与钙钛矿骨架的相互作用，并最终决定器件的效率与长期稳定性，为理性分子设计提供了理论基础。低维/3D协同策略：通过引入大尺寸有机阳离子构建2D/3D钙钛矿异质结构，在保持高效率的同时，显著提升了器件的环境稳定性与离子迁移抑制能力。

中国制造商表示，该叠层电池采用双缓冲层策略开发，既提升了界面粘附力，又保持了高效的电荷提取。图片来源：隆基中国光伏组件制造商隆基宣布，其1平方厘米柔性钙钛矿-硅叠层太阳能电池实现了33.35%的功率转换效率。在标准照明条件下测试时，1cm串联电池效率为33.35%，开路电压为1.996V，短路电流密度为19.77mA/cm2，填充因子为84.5%。

基于上述背景，西安交通大学前沿院邵金友、孙柏教授团队报道了一种利用双亲长链“Tween80”封闭钙钛矿Cs2AgBiBr6成核的限制策略。为了评估其在光电子器件中的性能表现，研究团队通过垂直堆叠工艺制备了钙钛矿基光电忆阻器，该忆阻器兼具电子突触功能和瞬态光响应特性。此外，作者们特别展示了一种基于光电忆阻器的全光控鞘内药物注射系统，最高可支持六种特定的药物释放策略。

近日，东南大学材料科学与工程学院李桂香教授团队在新兴光伏技术领域取得重大突破。经全界面调控，团队成功制备出光电转换效率高达27%的钙钛矿光伏器件。这一成果为从根本上解决钙钛矿太阳能电池的工况稳定性难题提供了切实有效的技术路径。东南大学材料科学与工程学院为本论文的第一单位和通讯单位。该研究工作得到了东南大学材料科学与工程学院及相关科研平台的大力支持，并受到多项科研项目的资助。

实现高效宽带隙与全钙钛矿叠层器件：1.78eV与1.68eVPSCs效率分别达19.6%与21.5%；全钙钛矿叠层效率26.3%，模组效率23.8%。空气中制备与窄带隙兼容性：绿色溶剂系统支持空气中制备WBGPSCs，效率几乎无损失，并初步适用于窄带隙钙钛矿。

该论文通过在钙钛矿太阳能电池（PSCs）中嵌入由2 - 羟丙基-β- 环糊精（HPβCD）和1,2,3,4 - 丁烷四羧酸（BTCA）组成的自交联超分子复合物，同时解决了铅泄漏、铅毒性及器件稳定性问题；改性后PSCs 冠军功率转换效率（PCE）达22.14%，严重破损器件经522 小时动态水冲刷仍保持97% 初始效率且铅泄漏量< 14 ppb（符合美国EPA 标准），铅毒性降至与无铅PSCs 相当水平，还实现了铅的闭环回收，为PSCs 商业化提供可持续路径。

论文概览自组装单分子层由于其独特的调节能级排列和界面质量的能力，成为反式钙钛矿太阳能电池中有前景的空穴传输层。MeO-4PACz与COFs共组装后，聚集状态显著改善，形成了均匀的自组装单分子层。改善的分散性有助于形成均匀的SAM，从而促进钙钛矿薄膜的沉积。结果显示，在没有COFs的情况下，MeO-4PACz在ITO表面聚集，而在Zn-PT-COF的帮助下，MeO-4PACz的聚集显著减少，形成了更加均匀的单分子层。

本研究针对钙钛矿/硅叠层太阳能电池的填充因子瓶颈，中国科学院新疆理化技术研究所刘家凯、中国科学院上海微系统所刘正新、刘文柱和张丽萍等人提出基于双梯度钨掺杂氧化铟中间层的创新方案。实验采用反应等离子体沉积技术，通过精确调控氧氩流量比，成功制备出具有梯度功函数的双IWO中间层。进一步优化IWO表面化学，增强了与MeO-4PACz空穴传输层的锚定作用，使钙钛矿层结晶质量显著提升，最终实现31.91%的认证效率。

在低温加工下的碳基钙钛矿太阳能电池因其增强的稳定性和经济高效性而受到关注。然而，这些优点往往被器件性能下降所抵消，主要原因是空穴传输层与碳电极之间的电荷传输效率低。箭头表示空穴传输的方向。有机–无机杂化钙钛矿太阳能电池在过去十年中其光电转换效率经历了显著提升，从3.8%上升至27.0%。此外，Spiro-OMeTAD与碳电极之间的接触不良限制了界面电荷转移，导致器件性能下降。