2026年5月，国际顶级期刊《自然》刊登了一项来自中国科学家的重大成果。南开大学袁明鉴教授、姜源植特聘研究员团队与北京理工大学徐健研究员团队合作，首次破解了长期限制正式结构钙钛矿太阳能电池效率提升的核心物理难题。他们创新性地设计出连续梯度掺杂的电子传输层，使电池器件的稳态光电转换效率达到27.17%，创下该类电池的世界纪录，为下一代光伏技术的规模化应用清除了关键障碍。
钙钛矿太阳能电池被誉为光伏领域的“明日之星”，因其成本低、效率高且易于规模化制备而备受瞩目。在光伏器件中，正式结构（n-i-p）因其优异的稳定性潜力，被视为产业化应用的主流方向。然而，多年来其效率始终在26%左右徘徊不前，仿佛撞上了一堵无形的“墙”。相比之下，反式结构器件的效率却一路高歌猛进。这背后的深层物理机制究竟是什么？这个长期困扰学界的谜题，被形象地称为制约效率的“黑箱”。
袁明鉴团队从器件物理与载流子动力学出发，首次精准定位了“黑箱”的症结所在。研究发现，为了增强光吸收，高效器件普遍采用具有微纳纹理的粗糙基底。但正是这个粗糙的界面，导致了氧化锡电子传输层与钙钛矿层之间出现了“能带失配”和“电子累积”的协同效应。简单来说，光生电子在传输过程中，如同在高速公路上遇到了“断头路”和“大堵车”，无法顺畅通过，最终在界面处复合损失，白白浪费了能量。
找到了病因，团队随即开出了“药方”。他们创新性地发展出一种“连续梯度掺杂”策略，构筑了n+/n连续梯度掺杂的氧化锡电子传输层。这一设计如同为电子修建了一条平滑的“立交桥”，从与钙钛矿接触的界面一侧起，掺杂浓度由轻到重平滑过渡。这一精妙的结构，同步解决了能带失配与界面电子累积的双重挑战，将非辐射复合损失降至极低水平。
实验数据验证了这一策略的卓越性能。搭载全新电子传输层的钙钛矿太阳能电池，不仅稳态效率首破27%，达到了27.17%，其反向扫描效率更是高达27.50%。更关键的是，器件的开路电压损失低至295毫伏，充分证明非辐射复合得到了根本性抑制。
从“星汉二号”量子中继到“天算”布局，再到如今钙钛矿电池效率的突破，中国科技正以惊人的速度在多个前沿领域实现历史性跨越。这项成果不仅打破了正式结构钙钛矿电池的效率天花板，更为高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件铺平了道路，为实现“双碳”目标注入了强劲的绿色动能。
