北京时间7月13日，中国科学院化学研究所李永舫、孟磊团队在国际学术期刊《自然》上发表新研究成果，团队提出“全阶段调控”策略，通过引入一种可光转换的添加剂分子，成功制备出稳态光电转换效率达到28.04%的高性能钙钛矿-有机叠层太阳能电池，刷新此类器件光电转换效率世界纪录，标志着钙钛矿-有机叠层太阳能电池向实际应用迈出关键一步。
图为钙钛矿-有机叠层太阳能电池器件。（中国科学院化学研究所供图）
近年来，以钙钛矿太阳能电池和有机太阳能电池为代表的新一代光伏技术发展迅速，这类太阳能电池可通过溶液加工、卷对卷印刷和狭缝涂布等工艺实现大面积柔性制造，且器件厚度薄、质量轻，更适用于建筑光伏一体化、便携式能源、可穿戴设备、无人机、空间供能等对轻量化要求较高的应用场景。
钙钛矿-有机叠层太阳能电池效率的进一步提升，长期受制于宽带隙钙钛矿前电池电压损失大、稳定性不足等问题。针对上述难题，研究团队设计了一种可光转换的添加剂分子。该分子能够促进钙钛矿组分均匀混合，与钙钛矿表面结合更牢固，能够表现出更强的光照下抑制相分离作用。
“这项研究的关键技术难题是如何让高溴含量宽带隙钙钛矿从‘惧光’变成‘驭光’。”中国科学院化学研究所研究员孟磊介绍，“新引入的分子正是实现这一转变的关键。这种从‘惧光’到‘驭光’的转变，是‘全阶段调控’策略的核心要义。”
基于上述调控思路，研究团队将经优化的宽带隙钙钛矿前电池与窄带隙有机后电池结合，制备出钙钛矿-有机叠层太阳能电池，在持续光照运行625小时后，器件仍保持初始效率的90%，展现出良好的工作稳定性。
中国科学院院士、中国科学院化学研究所研究员李永舫表示，钙钛矿-有机叠层太阳能电池兼具轻量化、柔性化和高比功率优势，将为能源结构进一步转型和地球可持续发展提供新科技路径。届时，太阳能不仅将服务于地球上的生产生活，更有可能成为人类迈向更远太空的重要能源保障。
