宽带隙钙钛矿在实现高效钙钛矿/硅叠层太阳能电池方面潜力巨大，然而钙钛矿/电子选择性接触界面的能量损失仍是限制其效率提升的关键瓶颈。
本文中国科学院宁波材料技术与工程研究所应智琴、杨熹和叶继春等人首次设计了一种多功能笼状双铵氯化物分子，其具备路易斯酸/碱基团和强分子极性，可有效减少薄膜缺陷并调控界面偶极，从而抑制非辐射复合并优化表面能带对齐。更重要的是，该笼状阳离子可诱导形成面内取向的纯相准二维钙钛矿，并表现出显著铁电效应，通过提升表面功函数促进载流子分离与提取。基于此，我们实现了1.68 eV钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率分别为22.6%（0.1 cm²）和21.0%（1.21 cm²）。
进一步，基于隧穿氧化物钝化接触的两端单片钙钛矿/硅叠层太阳能电池获得了31.1%（1.0 cm²）的优异效率，并展现出良好的运行稳定性（ISOS-L-1，未封装条件下T₈₅ > 1020小时）。铁电界面物理为高效稳定的钙钛矿基叠层光伏开辟了新路径。
文章亮点：
- 首创笼状双铵分子设计：设计合成具有路易斯酸/碱基团与强极性的笼状双铵氯化物（DCl）分子，实现缺陷钝化与界面偶极调控的双重功能，有效抑制非辐射复合并优化能级对齐。
- 铁电准二维钙钛矿界面：DCl诱导形成面内取向的纯相准二维钙钛矿，首次在该体系中观察到显著铁电效应，通过极化增强内建电场，促进载流子分离与提取，提升器件性能。
- 高效叠层器件与优异稳定性：1.68 eV钙钛矿单结电池效率达22.6%，叠层电池效率突破31.1%，并在未封装条件下实现超过1020小时的稳定运行，展示出强产业化潜力。
Li, X., Ying, Z., Liu, L. et al. Minimizing interfacial energy losses via multifunctional cage-like diammonium molecules for efficient perovskite/silicon tandem solar cells. Nat Commun 16, 8692 (2025).
https://doi.org/10.1038/s41467-025-63720-8
