串联设计
经过数十年持续研究，光电化学(PEC)水分解技术已实现超过10%的太阳能-氢能(STH)转换效率，跨过了早期商业化门槛。然而，要实现商业化，PEC系统需达到20%以上的STH效率，并具备长期稳定性和可扩展至实际面板尺寸的能力。尽管多光吸收体PEC系统可满足所需的电压和电流要求，但其结构复杂性和高昂制造成本限制了其广泛应用。
需求。近日，中科院长春应化所秦川江、王利祥团队与隆基中央研究院合作，在《Science》发表突破性研究。他们创新性地设计出两种开壳层双自由基有机分子(RS-1和RS-2)，成功解决了上述难题，并创下
钙钛矿/硅叠层电池34.2%
的认证效率纪录!本文我们一起学习一下本篇文章设计思路。一、分子设计：双自由基SAMs的设计与优势核心策略：通过强给体(D) - 受体(A)共轭结构实现稳定双自由基态设计
苏州大学刘江等人设计了一种不对称的SAM(命名为HTL201)，其特征是锚定基团和间隔物位于咔唑核的侧面，用作钙钛矿/硅TSC的空穴选择性层(HSL)。当与具有氮键合膦酸基团的对称SAM相比时
HTL201的器件的EQE曲线。i，ESTI测量的一个基于HTL201的串联电池的认证J-V曲线。插图显示了在AM
1.5G照明下，串联装置在1.74 V的固定施加电压下的稳定功率输出。图3.
不同
&李振国&徐希翔&何博&苏大刘江等于Nature发文，设计了一种不对称的自组装单分子层(命名为HTL201)，其特点是在咔唑核心两侧分别连接有锚定基团和间隔基团，可作为钙钛矿/硅串联太阳能电池的空穴选择性
在纹理化硅衬底上实现具有最佳堆积构型的高度有序且均匀覆盖的自组装单分子层(SAMs)，仍然是进一步提高钙钛矿/硅串联太阳能电池(TSCs)效率的一项关键挑战。鉴于此，2025年7月7日隆基何永才
2000小时后，仍保持97%初始效率;在硅-钙钛矿串联结构中，RS-2实现了高达34.2%认证效率(1 cm²)。创新亮点总结首次构建稳定双自由基SAM材料并应用于PSC;提出“共平面共轭+位阻设计
在《Science》上，展现了有机分子设计在新能源材料中的巨大潜力。研究背景与挑战传统SAM设计多采用共轭扩展、π-连接或芳环压缩等策略增强电子离域与稳定性，但往往会导致分子堆叠增强，从而降低层的均匀
感
HTL 迫在眉睫。二、材料设计与制备P3CT-TBB 的合成通过 1,3,5 - 三 (溴甲基) 苯(TBB)对聚 (P3CT)进行 p 型掺杂，TBB 从
P3CT 噻吩链吸电子，促进掺杂。关键改性
cm² 迷你模块效率 21.35%，优于 P3CT 模块的 16.21%。4、阻抗与光谱P3CT-TBB 器件串联电阻(10.03-29.73 Ω)远低于 P3CT(18.37-79.53
效率的进一步提升面临瓶颈。为此，科学家们提出将宽带隙钙钛矿与晶硅集成，通过构建串联叠层太阳电池，有效减少载流子热驰豫损失，充分利用太阳光能，实现光电转换效率的突破。叠层太阳电池被公认为下一代超高效先进
从实验上证明双结叠层太阳能电池效率超过了单结S-Q理论效率极限，具有里程碑意义。针对空穴传输层所在的界面复合问题，隆基团队联合苏州大学开展研究，在新型有机自组装分子材料(SAM)设计及晶硅-钙钛矿叠层
，和认证的功率转换效率为29.88%(稳态29.2%，1.04 cm
2孔径面积)，超过所有其他类型的柔性钙钛矿基光伏器件。该研究结果可以导致广泛的应用和商业化的柔性钙钛矿/c-硅串联光伏器件。该
的新方法。推动产业化进程：这种钙钛矿相位均匀性技术为钙钛矿太阳能电池的商业化和大规模生产提供了新的可能性，有助于推动绿色能源技术的广泛应用和可持续发展。科学贡献：该研究为理解和设计高效率、高稳定性的
串联器件的MPP稳定性跟踪，初始PCE为23.60%，水平虚线表示PCE为23.60%。总之，作者表明，具有精心设计的官能团的芳香族铵阳离子(即磺酰氟基团)可以有效抑制钝化失效，实现多位缺陷钝化，促进
2叠层太阳能电池的功率转换效率和稳定性尚不能与单结对应物相比。基于此，北京理工大学陈棋等人表明，钙钛矿钝化的常见策略往往失败下结合热和光照应力由于钝化剂解吸。作者展示了一个强大的钝化剂与设计的
国立大学科学家设计的新型钙钛矿-有机串联电池 图片来源： 新加坡国立大学新加坡太阳能研究所(SERIS)的研究人员声称，基于宽带隙钙钛矿底部电池和窄带隙有机顶部器件的叠层太阳能电池实现了创纪录的
26.4%
的功率转换效率。“新设计的叠层电池在0.05 cm2 的面积上实现了 27.5% 的功率转换效率，在面积1 cm2时效率为26.7%，第三方独立认证结果为
26.4%，“科学家们说，但
