中国团队刷新大面积全钙钛矿叠层电池光电转化效率世界纪录

澎湃新闻从南京大学获悉，经国际权威机构JET第三方认证，由南大与仁烁光能团队制备的大面积全钙钛矿叠层太阳电池的稳态光电转换效率高达28.2%，刷新了该尺度全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率，进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的产业化进程。相关研究论文10月14日发表在国际学术期刊《自然》上。

最新太阳能电池世界纪录效率表（叠层电池部分）。《Solar cell efficiency tables》是由“太阳能之父”Martin Green教授与美、日、意、澳等多国科学家联合编撰的国际权威榜单，代表了全球光伏领域的最前沿水平。

全钙钛矿是近年来钙钛矿光伏电池研究的前沿方向之一。理论上，全钙钛矿的制造成本比常见的晶硅材料更低，同时更轻薄、可弯曲，潜在应用场景更广。国家能源局、科学技术部联合印发的《“十四五”能源领域科技创新规划》明确提出，需要大力开展钙钛矿/钙钛矿（简称“全钙钛矿”）高效叠层电池制备及产业化生产技术研究。

南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组一直致力于新型全钙钛矿叠层电池技术的研究。近年来，该团队在小面积全钙钛矿叠层太阳电池中接连取得突破，先后实现24.8%（Nature energy 864, 4, 2019）、26.4%（Nature 603, 73, 2022）与28.0%（Nature 620, 994, 2023）的认证纪录效率。然而，大面积全钙钛矿叠层太阳电池的光电转换效率与小面积叠层电池仍有较大差距，制约了钙钛矿叠层电池的产业化进程。

功能层的不均匀成膜是限制大面积全钙钛矿叠层电池性能提升的重要因素。对此，研究人员在钙钛矿与电子传输层之间引入了多种插入层分子，并使用大面积光致发光图像研究了薄膜的均匀性。最终，该团队使用混合两种分子的后处理溶液开发了一种定制的二维钙钛矿插入层来优化钙钛矿器件在电子传输层界面处的均匀性及性能。

利用新方法制备的电池，面积达到1.05平方厘米，实验中一度取得28.5%的光电转化效率，且电流没有发生明显损失。后经国际权威机构JET认证，新电池的稳态效率以28.2%的数值记录下来，目前仍为该尺寸的最高值。