北京时间4月30日，南开大学化学学院袁明鉴教授、姜源植特聘研究员团队联合北京理工大学徐健研究员团队，在国际学术期刊《自然》上发表了一项重要研究成果。研究团队首次揭示了制约正式结构钙钛矿太阳能电池效率的关键物理机制，并提出了连续梯度掺杂电子传输层设计策略。
研究发现，高效率钙钛矿太阳能电池普遍依赖微纳纹理基底增强光捕获能力，但复杂界面会引入显著的非辐射复合损失，成为正式结构器件性能提升的主要瓶颈。研究团队进一步指出，纹理基底上氧化锡电子传输层与钙钛矿埋底界面处的能带失配与电子累积协同作用，是导致非辐射复合损失加剧的核心原因。
为解决这一问题，团队创新性地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，同时助力电子提取，大幅抑制了非辐射复合损失。基于这一策略，经国际权威机构认证，太阳能电池器件实现了27.17%的稳态光电转换效率和27.50%的反向扫描效率，刷新了正式结构钙钛矿光伏器件的最高效率纪录。
此外，搭载新型电子传输层的钙钛矿太阳能电池，其开路电压损失低至295毫伏，表明非辐射复合得到了根本性抑制。这一成果不仅从机理层面破解了长期困扰正式结构器件的性能难题，还为金属氧化物电子传输层的理性设计提供了新思路，有望推动高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件的技术发展。
