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隆基绿能叠层电池研发成果连续在《Nature》和《Science》在线发表
晶硅-钙钛矿叠层太阳电池因其有望超越单结电池的肖克利-奎伊瑟（Shockley-Queisser）效率极限，而成为当前全球先进光伏技术研究的热点。受制于短波光子的热驰豫损失，传统晶硅单结太阳电池效率的进一步提升面临瓶颈。为此，科学家们提出将宽带隙钙钛矿与晶硅集成，通过构建串联叠层太阳电池，有效减少载流子热驰豫损失，充分利用太阳光能，实现光电转换效率的突破。叠层太阳电池被公认为下一代超高效先进光伏技术。
近年来晶硅-钙钛矿叠层太阳电池取得重要进展，但宽带隙钙钛矿顶电池仍然存在显著的界面非辐射复合问题，主要包括钙钛矿上界面与电子传输层的界面复合问题以及空穴传输层在绒面衬底上覆盖性及均匀性不佳引起的界面复合问题等。2024年9月，隆基叠层团队在《Nature》发表文章阐述了通过引入双层交错钝化策略，钙钛矿与电子传输层界面复合问题已得到有效解决，并将晶硅-钙钛矿叠层电池效率提升到33.9%，首次从实验上证明双结叠层太阳能电池效率超过了单结S-Q理论效率极限，具有里程碑意义。
针对空穴传输层所在的界面复合问题，隆基团队联合苏州大学开展研究，在新型有机自组装分子材料（SAM）设计及晶硅-钙钛矿叠层器件取得了突破性进展。有别于传统的SAM材料在咔唑的氮原子上引入膦酸锚定基团，研究人员在咔唑核的苯环侧引入膦酸锚定基团，提出了一种具有非对称结构的自组装分子（HTL201），作为宽带隙钙钛矿子电池的空穴选择层。非对称结构的引入显著增强了SAM的锚定能力，原位提升了SAM在硅绒面衬底的覆盖率及均匀性，优化了界面能级匹配。同时，HTL201与钙钛矿之间的强相互作用促进了高品质钙钛矿薄膜的沉积，并有效钝化了埋底界面缺陷，显著降低了表面界面非辐射复合水平。通过与双面纹理化的异质结晶硅结合，研究团队成功实现了开路电压接近2.0V，且认证效率高达34.6%的晶硅-钙钛矿串联叠层太阳电池。这项研究为新型SAM材料的开发及进一步提升晶硅-钙钛矿叠层效率提供了重要的技术方案。相关研究成果2025年7月7日以“Efficient perovskite/silicon tandem with asymmetric self-assembly molecule”为题，发表于国际顶级学术期刊《Nature》上。
此前不久，隆基绿能联合中国科学院长春应用化学研究所等研究团队，通过采用给受体共轭策略，成功开发了一种具有开壳双自由基的新型有机自组装分子。该分子展现出优异的载流子传输能力、在实际工况下的优异结构稳定性以及卓越的组装均匀性，使得基于该材料的钙钛矿太阳能电池在效率和稳定性方面均取得了显著进展。相关研究成果以《Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics》为题，于2025年6月26日发表于国际顶级学术期刊《Science》上。
至此，隆基叠层团队已通过发表三篇顶级学术文章，向全行业公开了团队创造的33.9%、34.2%和34.6%三次世界纪录效率（分别收录于马丁格林世界纪录效率表第63版、第64版和第65版）所采用的上界面双层交错钝化策略、D-A型高稳定SAMS材料和不对称SAM型空穴传输材料创制等核心材料和工艺，展现了隆基绿能联合苏州大学、长春应化所等学术机构针对重大关键问题协同创新攻关的校企合作模式，为构建中国叠层电池产、学、研、用良性生态贡献积极的力量。
- 责任编辑: 刘安洋
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