隆基綠能疊層電池研發成果連續在《Nature》和《Science》在線發表

晶硅-鈣鈦礦疊層太陽電池因其有望超越單結電池的肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）效率極限，而成為當前全球先進光伏技術研究的熱點。受制于短波光子的熱馳豫損失，傳統晶硅單結太陽電池效率的進一步提升面臨瓶頸。為此，科學家們提出將寬帶隙鈣鈦礦與晶硅集成，通過構建串聯疊層太陽電池，有效減少載流子熱馳豫損失，充分利用太陽光能，實現光電轉換效率的突破。疊層太陽電池被公認為下一代超高效先進光伏技術。

近年來晶硅-鈣鈦礦疊層太陽電池取得重要進展，但寬帶隙鈣鈦礦頂電池仍然存在顯著的界面非輻射復合問題，主要包括鈣鈦礦上界面與電子傳輸層的界面復合問題以及空穴傳輸層在絨面襯底上覆蓋性及均勻性不佳引起的界面復合問題等。2024年9月，隆基疊層團隊在《Nature》發表文章闡述了通過引入雙層交錯鈍化策略，鈣鈦礦與電子傳輸層界面復合問題已得到有效解決，并將晶硅-鈣鈦礦疊層電池效率提升到33.9%，首次從實驗上證明雙結疊層太陽能電池效率超過了單結S-Q理論效率極限，具有里程碑意義。

針對空穴傳輸層所在的界面復合問題，隆基團隊聯合蘇州大學開展研究，在新型有機自組裝分子材料（SAM）設計及晶硅-鈣鈦礦疊層器件取得了突破性進展。有別于傳統的SAM材料在咔唑的氮原子上引入膦酸錨定基團，研究人員在咔唑核的苯環側引入膦酸錨定基團，提出了一種具有非對稱結構的自組裝分子（HTL201），作為寬帶隙鈣鈦礦子電池的空穴選擇層。非對稱結構的引入顯著增強了SAM的錨定能力，原位提升了SAM在硅絨面襯底的覆蓋率及均勻性，優化了界面能級匹配。同時，HTL201與鈣鈦礦之間的強相互作用促進了高品質鈣鈦礦薄膜的沉積，并有效鈍化了埋底界面缺陷，顯著降低了表面界面非輻射復合水平。通過與雙面紋理化的異質結晶硅結合，研究團隊成功實現了開路電壓接近2.0V，且認證效率高達34.6%的晶硅-鈣鈦礦串聯疊層太陽電池。這項研究為新型SAM材料的開發及進一步提升晶硅-鈣鈦礦疊層效率提供了重要的技術方案。相關研究成果2025年7月7日以“Efficient perovskite/silicon tandem with asymmetric self-assembly molecule”為題，發表于國際頂級學術期刊《Nature》上。

此前不久，隆基綠能聯合中國科學院長春應用化學研究所等研究團隊，通過采用給受體共軛策略，成功開發了一種具有開殼雙自由基的新型有機自組裝分子。該分子展現出優異的載流子傳輸能力、在實際工況下的優異結構穩定性以及卓越的組裝均勻性，使得基于該材料的鈣鈦礦太陽能電池在效率和穩定性方面均取得了顯著進展。相關研究成果以《Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics》為題，于2025年6月26日發表于國際頂級學術期刊《Science》上。

至此，隆基疊層團隊已通過發表三篇頂級學術文章，向全行業公開了團隊創造的33.9%、34.2%和34.6%三次世界紀錄效率（分別收錄于馬丁格林世界紀錄效率表第63版、第64版和第65版）所采用的上界面雙層交錯鈍化策略、D-A型高穩定SAMS材料和不對稱SAM型空穴傳輸材料創制等核心材料和工藝，展現了隆基綠能聯合蘇州大學、長春應化所等學術機構針對重大關鍵問題協同創新攻關的校企合作模式，為構建中國疊層電池產、學、研、用良性生態貢獻積極的力量。

【責任編輯:張昊哲】