【仪表网 研发快讯】两端口钙钛矿/硅叠层太阳电池的功率转换效率(PCE)已飙升至35.0%，已突破单结太阳电池理论极限。尽管如此，相对于其45.1%的理论极限效率，仍有相当大的改进空间，尤其是在宽带隙钙钛矿顶电池方面。在叠层电池中，宽带隙钙钛矿顶电池的开路电压和填充因子仍显著低于窄带隙钙钛矿电池，其根本原因在于钙钛矿与载流子传输层界面存在严重的载流子复合及能级失配问题，尤其是在钙钛矿/C60界面。
 

　　近期，中国科学院宁波材料技术与工程研究所光电信息材料与器件实验室高效太阳能电池及宽禁带半导体团队在叶继春研究员的带领下，在前期晶体硅和钙钛矿太阳电池研究的基础上(Nat. Energy 2025, 10, 737; Nat. Energy, 2023, 8; Joule 2022, 6, 2644; Nat. Commun. 2024, 15, 8453; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Adv. Mater. 2023, 35, e2211962; Adv. Energy Mater. 2024, 2403021; Adv. Funct. Mater. 2024, 34; Sci. Bull. 2024, 69, 1887; ACS Energy Lett. 2024, 9, 4018; Nano Energy 2022, 100, 107529; ACS Appl. Mater. Interfaces 2022, 14, 52223; Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203006; J. Mater. Chem. A, 2023,11, 6556; Adv. Funct. Mater. 2023, 2304708; Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203006.)，在高效钙钛矿/硅叠层电池领域取得了新的进展。该团队设计合成了一种兼具路易斯酸碱官能团的高极性笼状二胺氯化物来减少钙钛矿薄膜缺陷和调控界面偶极，从而抑制非辐射复合和优化表面能级排列。同时，这种独特的笼状阳离子能诱导形成具有自发面内取向的纯相、准二维钙钛矿，并展现出显著的铁电效应，可进一步降低钙钛矿表面功函数以促进载流子分离与提取?；诖?，0.1cm2和1.21cm2的1.68eV钙钛矿单结太阳能电池分别获得了22.6%和21.0%的PCE。此外，基于隧穿氧化物钝化接触的1.0cm2两端口钙钛矿/硅叠层太阳电池实现了31.1%的PCE，并表现出良好的工作稳定性(ISOS-L-1，T85>1020h)。铁电界面物理特性为高效稳定的钙钛矿基叠层光伏技术开辟了全新可能性。
 

　　相关成果以“Minimizing interfacial energy losses via multifunctional cage-like diammonium molecules for efficient perovskite/silicon tandem solar cells”为题发表于Nature Communications(DOI:10.1038/s41467-025-63720-8)上。宁波材料所博士后李鑫为第一作者，应智琴副研究员，杨熹副研究员和叶继春研究员为共同通讯作者。该研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、浙江省自然科学基金白马湖实验室联合基金、浙江省重点研发计划、中国博士后科学基金、宁波市重点研发计划、浙江省自然科学基金等项目支持。
 

图1 基于笼状二胺氯化物界面优化的钙钛矿/硅叠层太阳电池的J-V曲线