近日,中国科学院青岛生物能源与过程技术研究所(以下称“青岛能源所”)在钙钛矿太阳能电池(PSCs)研究领域取得了令人振奋的进展。该所科研团队在关键材料与器件工程方面实现了重大突破,不仅将小面积器件的光电转换效率提升到新的水平,还在解决长期影响产业化的稳定性问题上取得了进展,为我国在这一前沿新能源技术领域占据全球领先地位提供了有力支持。
此次突破的核心成果集中在“界面工程”这一关键技术领域。青岛能源所的科学家们创造性地开发出一种名为SnO₂-TGA-OAm的改性二氧化锡纳米颗粒。这种新型材料能够在钙钛矿薄膜的“埋藏界面”(即钙钛矿层与电子传输层的接触面)处,通过“原位固态配体交换策略”,自动形成一层稳定的二维钙钛矿相。这一设计带来了双重优势:首先,它使埋藏界面的缺陷浓度降低了90%以上。界面缺陷是电荷复合及器件效率降低的主要原因,其大幅减少显著提高了电荷的提取和传输效率。其次,生成的二维钙钛矿相如同一道坚固的“保护屏障”,有效阻挡了外界水氧侵蚀和内部离子迁移,从而明显增强了器件在实际工作环境中的长期稳定性。

基于这一突破性技术,研究团队成功将小面积钙钛矿太阳能电池器件的认证转换效率提升至26.19%。这一数字不仅刷新了该团队自身的记录,也逼近了当前单结钙钛矿电池的世界最高认证效率(26.95%),充分证明了该技术路线的先进性与巨大潜力。该研究成果已于近期发表在国际顶级期刊《自然·能源》上,获得了学术界的广泛认可。
“这项工作表明,钙钛矿太阳能电池的光不稳定性并非不可避免的材料问题,而是一个可以通过化学方法解决的问题。”研究团队的逄淑平教授(通讯作者)表示,“我们开发的这种原位固态策略,不仅效果显著,而且从实验室到工厂生产的扩展性极佳。它无需复杂的设备或工艺,易于集成到现有产线中,为钙钛矿电池的商业化进程扫清了关键障碍,让其真正走向千家万户又近了一大步。”

这一成就并非孤立事件,而是我国在钙钛矿领域长期积累、快速发展的缩影。回顾过去十余年,钙钛矿电池的效率已从最初的3.8%飙升至如今的26%以上,其发展速度远超晶体硅电池数十年的历程。青岛能源所的此次突破,正是站在了国家实验室(如国家落基山实验室)和国内顶尖高校(如苏州大学、新南威尔士大学)共同奠定的高起点之上,通过解决“界面”这一核心痛点,实现了效率与稳定性的协同跃升。