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钙钛矿太阳能电池研究最新进展三则——更高效率，更低衰减

发布时间：

2026-11-08 00:00

钙钛矿太阳能电池研究最新进展三则——更高效率，更低衰减

近日，中科院官网刊登消息，中科院合肥固体物理所潘旭研究员和团队，改进了反式钙钛矿（p-i-n）太阳能电池的电子传输层（ETL），大幅提高了电池器件的长期稳定性。

钙钛矿太阳能电池的长期稳定性，受到钙钛矿材料自身的稳定性，电子传输层和空穴传输层的稳定性，以及界面稳定性等多重因素的影响。

反式钙钛矿太阳能电池通常使用PCBM（苯基-C61-丁酸甲酯）作为电子传输层材料。PCBM在高温或紫外线照射下，容易发生环加成反应生成二聚体，从而破坏了PCBM原先的能带结构，令电子迁移率下降，进而导致太阳能电池功率的长期衰减。

潘旭团队为PCBM的前驱体设计出一种新型添加剂——FIBA（2,3,5,6 -四氟-4-碘苯甲酸）。FIBA与PCBM分子之间存在氢键和π-π堆积两种相互作用，可以引导PCBM分子在钙钛矿表面有序堆叠，且分子取向基本保持一致，从而破坏了相邻PCBM分子间环加成反应位点的对齐，抑制了二聚体的生成。

“该方法制备的太阳电池，实现了26.6%的实验室级器件效率、25.3%的单元面积器件效率和21.3%的大面积组件效率。同时，这一方法所构筑的器件，在工况下的稳定性同样得到提升，且在高温、高湿、持续光照的苛刻条件下，稳定运行2000小时后仍可保持85%以上的初始性能。上述工作为钙钛矿太阳电池的提效增稳提出了可行的解决方案。” ——中科院官网

Zheng Liang et al., Nature Materials (2025-09-30)

2️

南方科技大学许宗祥团队与德国慕尼黑路德维希•马克西米利安大学（LMU）Erkan Aydin团队合作优化了钙钛矿-硅叠层太阳能电池中的自组装分子层（SAMs），提高了电池的转换效率。

基于烷基链的SAMs在叠层电池中被普遍采用，作为p-i-n型钙钛矿顶电池的空穴传输层（HTL）。虽然SAMs的厚度仅几纳米，但它却是空穴能被选择性收集并高效传输至ITO层的关键。

然而，在金字塔形硅表面上，传统的简单烷基链SAMs容易团聚形成多层堆叠结构，从而显著降低空穴传输效率，并导致电池性能的长期衰减。

联合研究团队发现，一种商业化的SAMs材料——4PADCB（(4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)丁基)膦酸）中含有微量溴化杂质，该杂质在提高SAMs的空穴传输效率上发挥了重要作用。

基于上述发现，该研究团队将具有共轭连接单元的SAMs材料Bz-PhpPACz（(4-(7H-二苯并[c,g]咔唑-7-基)-苯基)膦酸）与溴取代型Bz-PhpPACz（即Bz-PhpPABrCz）按一定配比混合，借助共轭连接单元与溴取代基团的协同效应，使得SAMs的堆积更加致密，从而研制出转换效率达到31.4%的钙钛矿-晶硅叠层电池。

Jian Huang et al., Joule 10, 102227, January 21, 2026

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许宗祥团队近期的另一个成果，是创造了用PTAA作为空穴传输层（HTL）的n-i-p型钙钛矿太阳能电池转换效率的新纪录。

PTAA（聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]）是n-i-p型钙钛矿太阳能电池中常用的空穴传输层材料之一，具有优越的热稳定性。然而其界面复合比较严重，导致电池器件的开路电压较低，转换效率在25%以下，与另一种主流空穴传输材料Spiro-OMeTAD存在较大差距。

该团队成功开发出一种新型共轭离子型添加剂—MeQAPyBF4。经过该添加剂修饰后的钙钛矿-PTAA界面，缺陷数量显著减少，电池转换效率提升至26.17%，开压达1.195V，并具有较其它n-i-p型钙钛矿电池更优越的长期稳定性。

Yuanjia Ding et al., Advanced Energy Materials 2025-11-03

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