中国钙钛矿-有机叠层太阳能电池效率刷新世界纪录达28.04%
内容导读光伏技术迭代是能源革命的核心驱动力。近期，中国科研团队在钙钛矿-有机叠层电池领域取得重要进展，为提升光电转换效率与器件稳定性提供了新思路。
中国光伏技术再获里程碑式突破。艾媒网（iiMedia.cn）获悉，7月13日，中国科学院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队在国际顶级学术期刊《自然》上发表研究成果，宣布成功制备出稳态光电转换效率高达28.04%的钙钛矿-有机叠层太阳能电池，经第三方认证，该效率刷新了此类器件的世界纪录。
这一成果不仅将钙钛矿基叠层电池的效率推至新高，更凭借突出的稳定性表现，向实际应用迈出了关键一步。
研究团队针对长期困扰该领域的宽带隙钙钛矿相分离难题，创新提出“全阶段调控”策略，引入一种名为TDB的可光转换添加剂分子，实现了从材料制备到光照运行阶段的全过程缺陷钝化与界面优化，为下一代高效、稳定、轻质光伏器件开发提供了全新范式。
叠层太阳能电池被视为突破单结电池效率极限的核心技术路径。此次中国科学院化学研究所团队制备的钙钛矿-有机叠层电池，由宽带隙钙钛矿前电池和窄带隙有机后电池垂直串联而成。两种活性层分工协作，分别高效吸收太阳光谱中的高能短波光和低能长波光，形成“1+1>2”的协同效应，理论转换效率远超传统单结器件。
从全球产业格局看，光伏装机规模的持续扩张正是技术迭代最坚实的市场基础。iiMedia Research（艾媒咨询）发布的数据显示，全球太阳能光伏装置的累计份额呈现出高度集中的分布态势：截至统计期，中国以36%的占比遥遥领先，欧洲地区合计约占30%，日本和北美地区分别占12%和11%，其他地区占11%。这一格局既反映出中国在光伏制造和装机应用上的优势，也为钙钛矿等新一代技术的产业化提供了全球最大的验证场与需求池。
然而，宽带隙钙钛矿材料在制备和光照过程中易发生卤化物离子迁移，导致组分分离和性能快速衰减，成为制约该类器件效率与稳定性的核心瓶颈。
团队通过第一性原理计算与实验筛选，发现TDB添加剂既能与钙钛矿前驱体发生配位作用，抑制结晶过程中的有害相分离，又能在光照下发生可逆结构转变，动态修复运行阶段产生的缺陷，从而实现了全生命周期的性能调控。这一全阶段调控策略的提出与验证，为攻克钙钛矿基叠层电池的固有不稳定性指明了方向。
第三方认证结果显示，基于TDB策略制备的钙钛矿-有机叠层电池稳态效率达到28.04%，且持续光照工作625小时后，器件仍可保留初始效率的90%，稳定性大幅领先此前报道的同类器件。
该成果将钙钛矿-有机叠层电池的效率推至新高度，同时也为整个光伏领域注入了一针强心剂。事实上，近期钙钛矿技术正呈现多点突破态势：宁波大学张京团队联合苏州大学利用石墨烯量子点构筑电子桥，将全钙钛矿叠层电池效率提升至29.4%；西南石油大学团队通过晶硅与钙钛矿叠层，使小面积电池效率逼近35%；产业端，山西日盛达近日启动熔窑产线技改，填补山西钙钛矿光伏基材量产空白，标志着钙钛矿技术正从实验室加速走向生产线。这些进展共同勾勒出钙钛矿光伏技术从材料创新到产业应用的清晰路径。
新型钙钛矿-有机叠层电池兼具薄、轻、可柔性的突出优势，有望在建筑光伏一体化、便携式能源、可穿戴设备、无人机甚至空间供能等对轻量化和柔性要求极高的场景中实现突破。研究团队表示，未来将进一步优化器件结构、提升大面积制备工艺，推动这一高效率、高稳定性的光伏技术早日实现商业化。
在全球能源转型与“双碳”目标驱动下，钙钛矿叠层电池凭借其效率潜力、低成本溶液加工优势和多样化的应用适应性，正成为新一代光伏技术的重要发展方向。此次中国科学家再度刷新世界纪录，不仅彰显了中国在该领域的国际前沿地位，也为构建清洁低碳、安全高效的能源体系提供了坚实的科技支撑。
这一成果丰富了高效稳定光伏器件的设计路径，也体现了基础研究与工程验证协同创新的价值。随着工艺优化与产业衔接加速，钙钛矿叠层技术有望在多元场景中发挥更大效能。
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