我国正式结构钙钛矿电池转换效率首超 27%

钱伯章 2026-05-11

2026 年 4 月 30 日，《自然》发表我国科学家成果，正式结构钙钛矿电池光电转换效率首超 27%。研究团队解决非辐射复合损失问题，创新设计电子传输层，降低开路电压损失。

2026年4月30日，国际学术期刊《自然》在线发表了我国科学家在正式结构钙钛矿太阳能电池领域的突破性成果——光电转换效率首次超过27%。该研究从机理层面系统扫清了长期笼罩正式结构器件的“性能迷雾”，有望为高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件提供技术支撑。

钙钛矿太阳能电池兼具高效率与可规模化制备潜力，被视为下一代光伏技术的有力竞争者。当前，高效率器件大多采用带有微纳纹理的基底来增强光捕获能力，但复杂界面也带来了严重的非辐射复合损失——即光生电子在到达电极前就被“消耗”掉，成为制约正式结构器件性能提升的关键瓶颈。相比于反式结构器件，这一问题在正式结构中尤为突出，导致其光电转换效率仍长期停滞在26%左右。

为解决上述问题，南开大学研究团队与北京理工大学团队开展联合攻关。攻关团队研究发现，在纹理基底上，氧化锡(SnO₂)电子传输层与钙钛矿埋底界面处，存在能带失配与电子累积的协同作用，这正是非辐射复合损失加剧、器件性能长期受困的核心物理根源。揭开这一关键“黑箱”后，研究团队进一步探究机理，创新提出连续梯度掺杂电子传输层设计，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较低水平。

搭载这一全新电子传输层的钙钛矿太阳能电池，经国际权威机构认证，获得了27.17%的稳态光电转换效率及27.50%的反向扫描效率，创造了正式结构钙钛矿光伏器件的最高光电转换效率纪录。同时，其开路电压损失降低至295毫伏，从而证明非辐射复合损失得到了根本性抑制。

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