1 工作简介

         ——基于均匀埋底界面的锡基钙钛矿太阳能电池

在全球清洁能源的竞赛中，钙钛矿太阳能电池以高效率、低成本和易加工等优势成为新一代光伏技术的热门方向。然而，这一技术体系的核心材料含铅，这使得其存在巨大的潜在的环境与健康风险。如何在兼顾性能的前提下摆脱“铅”的束缚，实现真正绿色无害的光伏发电，这是亟待解决的关键问题。其中，锡基钙钛矿因具有理想带隙、高迁移率和良好环境相容性，被视为最具潜力的无铅替代体系。在倒置锡基钙钛矿太阳能电池中，器件性能高度依赖于空穴传输层的质量，然而其目前最常用的空穴传输层PEDOT：PSS具有较强的吸湿性、酸性以及对紫外光和水分敏感等特性，这将显著的加速锡基钙钛矿材料的氧化与降解，大幅限制器件的效率和稳定性。

对此，上海交通大学戚亚冰团队、复旦大学梁佳团队与南京理工大学徐勃团队采用了一种巧妙的双空穴传输层结构。该结构以稳定性优异的氧化镍为底层基底，并在其上构筑一层自主设计的自组装单分子层（SAM），从而形成均一且功能协同的复合功能层。该复合功能层的引入为锡基钙钛矿提供了优良的生长平台，一方面，其大幅改善了锡基钙钛矿前驱体溶液在表面的铺展能力，引导形成高质量、低缺陷的锡基钙钛矿薄膜；另一方面，它具备卓越的空穴提取和界面钝化能力，让光生电流能够更高效输出。研究团队制备的太阳能电池器件在创造了第三方权威认证的锡基钙钛矿太阳能电池世界纪录光电转换效率的同时，也在电池稳定性方面实现了质的飞跃，封装后的器件在连续运行数月后，性能几乎保持不变，解决了锡基钙钛矿领域最棘手的难题之一。

图1. “双层空穴传输层”诱导高质量锡基钙钛矿薄膜。

图2.光电转换性能与稳定性测试曲线。

相关研究成果以“Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface”为题，发表在Nature上。论文的第一作者为复旦大学博士研究生李天朋，上海交通大学戚亚冰教授、复旦大学梁佳青年研究员、南京理工大学徐勃教授为该论文共同通讯作者。

2 主要作者简介

第一作者

李天朋，复旦大学博士生。

主要从事锡基钙钛矿太阳能电池载流子传输材料与界面调控方面研究，以第一作者的身份在Nature、Nature Communications等期刊上发表文章7篇。

通讯作者

戚亚冰，上海交通大学溥渊未来技术学院，张江高等研究院讲席教授，日本工程院外籍院士。

在过去的二十余年中，戚亚冰教授对表界面科学和能源材料方面做出了突出贡献，积极推动了该方向科研的不断深入发展。基于他的卓越贡献，2022年，他获得日本花王艺术与科学基金会颁发的花王科学赏（Kao Science Award），成为该奖项颁发20余年以来第⼀位非日本国籍的获奖者。2023年，他获得日本学术振兴会奖（JSPS Prize），是该奖项颁20年以来第三位中国籍获奖者。2024年，他当选为日本工程院外籍院士。作为表界⾯科学和材料科学领域的杰出学者，戚亚冰教授已在国际知名学术期刊上发表SCI论文200余篇，H-指数为86，总引用次数超过3万次，从2021年起连续多年入选科睿唯安“全球高被引科学家”榜单，并当选为材料研究学会会士（MRS Fellow）、美国真空学会会士（AVS Fellow）和英国皇家化学学会会士（FRSC）。

通讯作者

梁佳，复旦大学青年研究员。

从事宽带隙半导体材料与器件、钙钛矿半导体材料与光伏器件等方向研究。近年来在 Nature、Nature Energy、J. Am. Chem. Soc. 等国际顶级期刊发表多篇高水平论文，总引用次数超过6000次，在无铅锡基钙钛矿太阳能电池及界面工程领域取得具有国际影响力的研究成果。

通讯作者

徐勃，南京理工大学教授。

从事钙钛矿及有机/无机半导体材料与光电器件方面研究。在 Nature、Advanced Materials、J. Am. Chem. Soc.等高影响力期刊发表多篇论文，总引用次数超8000次，在高效钙钛矿太阳能电池与界面工程领域具有重要学术影响。

3 原文传递

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09724-2