窄带隙（NBG）子电池中空穴传输层（HTL）与钙钛矿界面处的非辐射复合损失限制了全钙钛矿叠层太阳能电池的光电转换效率（PCE）。在铅锡（Pb-Sn）混合窄带隙钙钛矿电池中，埋底界面的电荷复合问题尤为突出，传统的长链胺类钝化策略常导致载流子传输损失，从而限制填充因子（FF）和短路电流密度（Jsc）。
本文军事科学院国防科技创新研究院常超、北理工徐健、南京大学林仁兴和谭海仁等人开发了一种偶极钝化策略，在降低Pb-Sn钙钛矿埋底界面陷阱密度的同时，实现了HTL/钙钛矿界面的精准能级对齐。该策略增强了欧姆接触，促进空穴高效注入HTL，并将电子排斥出界面，从而将载流子扩散长度提升至6.2 μm，使Pb-Sn钙钛矿电池效率提升至24.9%（Voc=0.911 V，Jsc=33.1 mA cm⁻²，FF=82.6%）。
此外，该策略有效缓解了叠层器件互联层引起的接触损失，最终实现全钙钛矿叠层电池的30.6%效率（认证稳态效率30.1%）。
研究亮点
- 提出“偶极钝化”新机制，同步实现缺陷钝化与能级对齐：通过引入具有强偶极矩（23.58 D）的磺胺酸（SA）分子，在Pb-Sn钙钛矿与PEDOT:PSS界面形成定向偶极层，既钝化界面缺陷，又构建Type-II能级对齐，促进空穴提取并排斥电子。
- 窄带隙子电池效率突破24.9%，载流子扩散长度达6.2 μm：偶极钝化显著提升Pb-Sn钙钛矿电池的Voc、FF与Jsc，最高效率达24.9%，为目前该类电池最高记录，载流子扩散长度提升至6.2 μm。
- 全钙钛矿叠层电池认证效率突破30%大关，具备产业化前景：叠层电池认证稳态效率达30.1%（0.049 cm²）与29.6%（1.05 cm²），具备良好的重复性与操作稳定性，是当前全钙钛矿叠层电池的最高效率之一。
文章信息
Lin, R., Gao, H., Lou, J. et al. All-perovskite tandem solar cells with dipolar passivation. Nature (2025).
原文地址：https://doi.org/10.1038/s41586-025-09773-7
