在光伏科技的前沿探索中，钙钛矿材料正展现出其巨大的潜力。中国科学院化学研究所与北京分子科学国家研究中心的研究团队，携手德国波茨坦大学的Felix Lang教授，近期在钙钛矿太阳能电池领域取得了突破性进展。
他们成功研制出开路电压高达1.36V、光电转化效率超过18%的宽带隙钙钛矿太阳能电池。这一成果不仅刷新了记录，更为提升钙钛矿及有机叠层太阳能电池的效率开辟了新路径。
▲ 图 1c 钙钛矿-有机叠层太阳能电池结构示意图及扫描电镜截面图
通过将宽带隙钙钛矿太阳能电池与有机太阳能电池巧妙结合，研究团队构建了钙钛矿-有机叠层太阳能电池，实现了26.4%的光电转化效率，这一数据经第三方认证达到了25.7%，成为当前此类叠层太阳能电池的最高效率。
钙钛矿/有机叠层太阳能电池作为新兴技术，其独特优势在于能够大幅拓宽可利用的太阳光谱范围，并降低能量损失。宽带隙钙钛矿材料作为顶电池，负责吸收短波长太阳光；而窄带隙有机活性层则作为底电池，吸收近红外长波长太阳光。
钙钛矿子电池还能过滤高能量光子，保护有机活性层免受光降解；有机子电池则作为封装层，隔绝水氧，提升环境稳定性。叠层太阳能电池的中间透明电极层还能缓解钙钛矿顶电池负极处的离子扩散问题，使得钙钛矿-有机叠层太阳能电池的稳定性明显优于单结钙钛矿和单结有机太阳能电池。
▲ 图 1a 具有顺反异构特性的1,4-环己二胺分子对宽带隙钙钛矿表面的钝化机制示意图
▲ 图 1b 不同钝化分子处理的钙钛矿薄膜的光致发光量子产率及准费米能级分裂示意图
在研究过程中，李永舫/孟磊团队深入探索了具有顺反异构特性的1,4-环己二胺分子对宽带隙钙钛矿表面的钝化机制。他们系统性地揭示了两种顺反异构的钝化剂分子所导致的钙钛矿表面结构差异，并最终筛选出拥有优势构型的顺式钝化分子（cis-CyDAI2）。这一发现为宽带隙钙钛矿太阳能电池降低电压损失提供了全新思路。
此次研究成果不仅展示了钙钛矿材料在光伏领域的巨大潜力，也为未来太阳能电池技术的发展提供了新的方向和动力。
