1 工作简介

         ——超高效硅基叠层太阳电池

晶硅-钙钛矿叠层太阳电池（以下简称“叠层电池”）技术被公认为下一代超高效先进光伏技术。叠层电池因其有望超越单结电池的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。

近年来晶硅-钙钛矿叠层太阳电池取得重要进展。2024年9月，隆基绿能叠层团队通过引入双层交错钝化策略，有效解决了钙钛矿上界面与电子传输层界面之间的复合问题（Nature, 2024, 10.1038/s41586-024-07997-7），将叠层电池效率提升到33.9%，首次从实验证明双结叠层太阳电池效率超过了单结S-Q理论效率极限。但宽带隙钙钛矿顶电池仍然存在严重的界面非辐射复合问题，特别是由传统空穴传输材料在绒面衬底上覆盖性及均匀性不佳引起的界面复合问题。

鉴于此，区别于传统自组装型（SAM）空穴材料对称分子结构，隆基绿能何博博士/苏州大学刘江教授联合研究团队设计合成了一种具有非对称结构的自组装分子（HTL201）作为宽带隙钙钛矿顶电池的空穴选择层。非对称结构的引入显著增强了SAM分子的锚定能力，原位提升了SAM分子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质量钙钛矿薄膜的沉积，有效钝化了埋底界面缺陷，显著降低表面界面的非辐射复合损失，成功实现了开路电压接近2.0 V，经国际权威机构ESTI认证效率高达34.6%的叠层太阳电池，被收录于世界太阳能之父马丁格林编撰的最新版《太阳电池效率纪录表》中。2025年以来，团队超高效硅基叠层电池研发成果先后在《Nature》（2篇）和《Science》（1篇）发表（DOI：10.1038/s41586-025-09835-w，10.1038/s41586-025-09333-z和10.1126/science.adv4551）。团队将该效率进一步提升至35%以上，并成功导入面向量产开发的商业尺寸叠层电池器件，硅片级叠层电池效率经美国国家可再生能源实验室（NREL）认证突破33.5%，标准版型（1.68平米）叠层组件效率经德国Fraunhofer ISE认证突破29%，均代表目前全球晶硅-钙钛矿叠层电池研究最高水平，标志着中国在下一代超高效先进光伏技术领域处于国际领先地位。

图1. 非对称空穴传输材料（HTL201）的结构与特性。

图2. 创纪录叠层电池器件结构及光伏性能参数。

该研究成果以《基于非对称空穴传输材料的高效钙钛矿/晶硅两端叠层电池》（Efficient perovskite/silicon tandem with asymmetric self-assembly molecule）为题，于2025年7月7日在《自然》（Nature）上发表。隆基绿能贾凌波、夏思梦、李健、秦媛为论文共同第一作者，隆基绿能何博、徐希翔、李振国、何永才，苏州大学刘江教授为通讯作者。

2 主要作者简介

第一作者

贾凌波，隆基绿能研究院研发高级主任工程师。2022年于中国科学技术大学获博士学位。入选陕西省秦创原创新人才计划。

主要从事高效钙钛矿/晶硅两端叠层太阳电池、有机光电材料及叠层电池稳定性的研发工作。以第一作者（含共一）在Nature（1篇）、Science（1篇）、Angew. Chem. Int. Ed等国际权威期刊发表SCI论文10余篇。申请相关专利10余项。主持陕西省科学技术厅2023秦创原引用高层次创新创业人才项目，参与国家重点研发计划课题等项目。

通讯作者

何博，隆基绿能研究院技术总监，西安交通大学双聘教授，江苏省双创人才，北京市海外高层次人才，中国光伏行业协会钙钛矿电池标准工作组成员。

2004年起先后在中国科学院、德国马普所、美国伯克利国家实验室等研究机构及美国知名光伏企业从事高性能光电材料设计与开发。2019年加盟全球光伏龙头企业隆基股份担任技术总监，创建隆基叠层电池研发实验室，带领团队13次刷新硅基叠层电池世界纪录，叠层电池研究成果入选《麻省理工科技评论》2024年“全球十大突破性技术”；2023年、2024年连续两年入选《中国光伏领域重大科技进展》。研发叠层电池效率自2022年起连续三年入选中国太阳电池最高效率；自2023年起连续入选世界太阳能之父马丁格林编撰《太阳电池效率纪录表》第 63、64、65和66版。以一作或通讯作者在Nature（3篇）、Science（1篇）、J. Am. Chem. Soc.等发表学术论文50余篇；申请美国专利12项、中国专利164项，授权美国专利6项、中国专利63项；主导编制4项光伏行业标准获准发布实施。主持在研工信部（唯一）叠层电池重大中试专项；主持科技部十四五重点研发计划（唯一）硅基叠层电池课题和2项陕西省光伏产业集群重大攻关项目。团队研发成果作为新质生产力代表成果多次被央视、人民日报头版等权威央媒报道。

通讯作者

刘江，苏州大学特聘教授，博士生导师，国家海外优青项目获得者，江苏省双创团队领军人才，江苏省杰出青年科学基金获得者。

主要从事光伏材料与器件的研究工作，在Science（1篇）、Nature（3篇）、Joule等期刊发表SCI论文70余篇。主持国家重点研发计划课题，国家自然科学基金青年基金、面上项目、四川省重点研发计划，中物院协同创新基金，中物院科学技术发展基金等10余项。作为一作兼通讯发表的Nature论文研究成果曾首次突破了单结光伏器件肖克利-奎塞尔（S-Q）理论极限，入选了2024年度“中国科学十大进展”候选项目。

通讯作者

何永才，隆基绿能研究院研发高级主任工程师。北京工业大学材料科学与工程专业博士，西安市青年创新人才。

自2016年起从事晶硅电池研发工作，2020年加入隆基绿能研究院，聚焦超高效晶硅/钙钛矿叠层电池研究。以一作或通讯作者在Nature（2篇）、Nature Energy（1篇）、Energy & Environmental Science（1篇）等学术期刊发表论文，申请国内及国际专利60件，其中授权专利14件。

3 原文传递

详情请点击论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-025-09333-z