9月23日，沙特阿卜杜拉国王科技大学（KAUST）的Stefaan De Wolf教授和许富宗教授团队在《Nature Materials》上发表题为“Stabilized perovskite phases enabling efficient perovskite/perovskite/silicon triple-junction solar cells”的最新研究。
该研究通过引入3-氨基丙酸碘盐作为钙钛矿晶格稳定剂，成功解决了钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池中的相不稳定性难题。3A分子通过羧基与晶格阳离子的键合作用，显著提高相变能垒，抑制缺陷形成，从而同步增强了中、顶层钙钛矿的相稳定性与光电性能。最终实现的28.7%效率三结电池，不仅在性能上达到领先水平，更在重复性与长期稳定性方面取得重要突破，为钙钛矿多结电池的商业化应用奠定了坚实基础。该研究为钙钛矿材料的相稳定性调控提供了新思路，展示了分子工程在光伏领域的巨大应用潜力。
研究表明，3A改性后的~1.50 eV中间层钙钛矿在60%湿度环境下，δ相形成时间从1天延长至3天以上；而~2.0 eV顶层钙钛矿在太阳光照下，45分钟内未出现相分离现象。密度泛函理论计算进一步证实，3A的引入使α→δ相变能垒提高约4倍，Schottky空位形成能也显著上升，从能量层面抑制了相变驱动力。
钙钛矿薄膜的体相和界面性质
除了相稳定性提升，3A改性还显著优化了钙钛矿薄膜的电子性能。时间分辨光致发光测量显示，改性后载流子寿命从1.39 μs提升至2.33 μs，准费米能级分裂值也明显提高，表明非辐射复合被有效抑制。此外，3A还能强化钙钛矿与自组装分子层之间的界面相互作用，提升电荷提取效率。
基于这些改进，研究团队成功制备出效率高达28.7%（孔径面积1 cm²）的钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池，器件重复性显著提升（PCE方差从4.11降至1.19）。在稳定性方面，封装后的单结器件在85℃/85%RH湿热老化1000小时后仍保持89%初始效率，三结器件在连续太阳光照800小时后保持85%初始效率。
钙钛矿/钙钛矿/硅三结太阳能电池的性能
该研究不仅为解决钙钛矿相不稳定这一长期难题提供了创新解决方案，还展示了分子工程在优化钙钛矿材料性能方面的巨大潜力。通过简单的添加剂策略，同步实现了相稳定性、光电性能和界面特性的全面提升，为高效、稳定、可重复的钙钛矿多结太阳能电池的产业化奠定了坚实基础。
