中国科研团队在钙钛矿太阳能电池领域取得突破性进展，首次深入揭示了影响正式结构器件效率的关键物理机理，并提出了创新的电子传输层设计策略。
基于这一创新性的连续梯度掺杂电子传输层设计，该团队成功研制出光电转换效率达到27.17%（稳态）和27.50%（反向扫描）的钙钛矿太阳能电池器件，此数据已获得国际权威机构的认证，刷新了正式结构钙钛矿光伏器件的效率最高纪录。
这项由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联合完成的研究成果，已于北京时间4月30日在线发表于国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）。
研究人员指出，钙钛矿太阳能电池因其高效率和潜在的可规模化制备特性，正日益成为下一代光伏技术的有力竞争者。然而，目前高性能器件普遍依赖复杂的微纳纹理基底来优化光捕获，但这种结构也引入了显著的非辐射复合损失，成为阻碍正式结构器件性能进一步提升的关键瓶颈，其效率长期徘徊在26%左右，深层物理机制不明晰。
此次研究团队通过深入分析，首次揭示了在纹理基底上，氧化锡电子传输层与钙钛矿层界面存在能带失配和电子累积的协同作用，这是导致非辐射复合损失加剧、器件性能受限的核心物理根源。
为了解决这一困境，研究团队开发了一种具有梯度能级结构的氧化锡电子传输层，有效解决了能带失配问题，并优化了电子提取效率，从而显著抑制了非辐射复合损失。袁明鉴教授表示，搭载这一新型电子传输层的钙钛矿太阳能电池，开路电压损失仅为295毫伏，充分证明了非辐射复合得到了根本性抑制，从而推动了效率记录的刷新。
这项研究不仅从机理层面系统阐明了制约正式结构钙钛矿太阳能电池性能提升的关键因素，更为金属氧化物电子传输层的理性设计开辟了一条普适且高效的新路径，有望为实现高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件提供重要的技术支撑。
这项研究成果的发布，标志着钙钛矿太阳能电池在理论理解和实际应用层面均迈出了重要一步，尤其是在提升正式结构器件的稳定性和效率方面，为未来光伏技术的商业化应用扫清了部分障碍。