东南大学联合团队攻克三结太阳电池核心难题 成果刊发《Nature》

8月17日，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了我国光伏领域的一项重磅研究成果。东南大学化学化工学院姚惠峰教授团队联合天合光能、复旦大学等单位，在钙钛矿/钙钛矿/晶体硅三结太阳电池研究方面取得关键性技术突破。该研究成功实现了32.22%的认证稳态光电转换效率，为突破单结太阳电池效率极限、推动新一代高效低成本光伏技术的发展提供了全新路径。

传统的单晶硅太阳能电池受限于材料本身的物理特性，其光电转换效率已逐渐逼近理论天花板。为了进一步挖掘太阳光谱的能量潜力，科研界将目光投向了叠层电池技术。此次取得突破的三结太阳电池，通过在底层硅电池之上叠加中间和顶部两层不同带隙的钙钛矿吸光层，实现了对太阳光谱的分级吸收与利用。然而，作为获取高输出电压核心的宽带隙钙钛矿顶电池，长期面临表面缺陷多、非辐射复合严重以及光照下易发生卤素迁移和相分离等难题，这导致了显著的电压损失，成为制约三结器件性能提升的核心瓶颈。

针对这一关键痛点，姚惠峰教授团队从分子结构设计入手，创新性地合成了一种名为4F-POEABr的新型界面钝化材料。该分子巧妙地将具有强吸电子能力的全氟芳香共轭骨架与铵盐钝化基团集成于一体，能够在分子尺度上同时实现化学钝化与场效应钝化的协同作用。实验证实，经过该材料修饰后，宽带隙钙钛矿薄膜的均匀性显著提高，表面缺陷和非辐射复合得到有效抑制，1.95 eV宽带隙子电池的开路电压成功提升至1.413 V。



在攻克材料缺陷难题的基础上，联合科研团队进一步对器件进行了精细的光学管理优化。通过对SnOx/IZO中间层的精准调控，团队有效改善了三结太阳电池内部的光场分布，并实现了各子电池之间的电流完美匹配。多重技术叠加之下，最终取得了32.22%的认证稳态光电转换效率。这一成果不仅证明了通过有机功能分子精准调控钙钛矿界面是提升多结太阳电池性能的有效途径，也标志着我国在下一代高效叠层光伏技术的研发上迈出了坚实的一步。

业内专家指出，钙钛矿材料具备带隙易调控、制备工艺灵活等显著优势，将其与成熟的硅基光伏技术相结合，有望打造出兼具高效率与低成本潜力的新一代太阳电池。尽管目前该成果仍属于实验室小面积器件阶段，距离大规模量产还需在长期稳定性、大面积制备工艺及生产成本等方面继续攻关，但此次发表于《自然》的研究无疑为未来光伏产业的升级迭代指明了清晰的技术方向，对推动我国光伏技术持续领跑全球具有重要的战略意义。