钙钛矿/硅叠层太阳能电池（TSCs）为实现太阳能转换领域无与伦比的效率与成本效益提供了最先进的解决方案。然而，在纳米织构硅衬底上制备厚度为1μm的高质量宽带隙钙钛矿膜仍是一项艰巨挑战。鉴于此，大连化物所刘生忠&王凯、上海大学马静、湖北大学王旭研究团队在期刊《Nature Communications》发文，题为“Amphoteric coplanar conjugated molecules enabling efficient and stable perovskite/silicon tandem solar cells”，本文中，基于密度泛函理论和布朗斯特酸碱化学原理，设计了一种两性共面共轭分子（ACCM）。该分子内官能团间的诱导效应使其能以多种离子形式存在，结合其固有的π-堆积效应，ACCM可与钙钛矿组分形成多种强相互作用，有效调控结晶动力学并钝化缺陷。因此，钙钛矿膜的体相和界面性能均得到显著提升，即使在1μm厚度下仍保持优异的光电性能。最终，所制备的钙钛矿/硅叠层太阳能电池实现了31.57%的超高效率，跻身叠层太阳能电池效率最高水平之列，同时在户外条件下展现出卓越的长期稳定性。本研究为有机添加剂的开发及叠层太阳能电池的优化提供了创新性视角。
三点创新点
1. 分子设计创新：首次基于密度泛函理论（DFT）和布朗斯特酸碱理论，以苯甲酸为基础设计出两性共面共轭分子MBC（2-甲基-3H-苯并咪唑-5-羧酸），其兼具质子供体（羧基）与质子受体（咪唑环氮原子）功能，可通过诱导效应促进羧基去质子化，形成多种离子形态适配钙钛矿复杂缺陷。
2. 膜层制备突破：解决了1μm厚宽带隙钙钛矿膜（高Br、Cs含量）的结晶控制难题——MBC通过与钙钛矿前驱体的强相互作用（如π-堆积、离子键）延缓结晶动力学，减少中间相生成，同时钝化浅/深能级缺陷（如Pb空位、I空位），提升膜层结晶度与界面平整度。
3. 器件性能跃升：基于MBC的钙钛矿/硅叠层电池效率达31.57%（处于同类器件顶尖水平），且户外稳定性显著提升——未封装器件在ISOS-L-1测试中T₉₀寿命约750h，封装后户外老化4000h仍能稳定在初始性能水平，同时降低器件滞后指数（从6.92%降至2.5%）。
三点未来展望
1. 添加剂体系拓展：可将“两性共面共轭”的分子设计思路推广至其他有机添加剂，针对不同组分（如全无机、无铅）钙钛矿材料优化结构，进一步扩大该策略的适用场景，解决更多钙钛矿膜层制备难题（如大面积成膜均匀性）。
2. 缺陷机制深化研究：文中指出浅能级缺陷（如I空位）对器件性能的影响仍存争议，未来可结合原位表征（如原位XRD/PL）与理论计算，明确浅能级缺陷的动态演化规律，为更精准的缺陷钝化策略提供依据。
3. 产业化工艺优化：后续可聚焦低成本规模化制备——如优化MBC的合成工艺、开发溶液法批量沉积1μm厚钙钛矿膜的技术，适配工业级纳米织构硅片生产线，推动钙钛矿/硅叠层电池的商业化落地。
