加快打造原始創(chuàng)新策源地，加快突破關鍵核心技術，努力搶占科技制高點，為把我國建設成為世界科技強國作出新的更大的貢獻。
——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
面向世界科技前沿、面向經(jīng)濟主戰(zhàn)場、面向國家重大需求、面向人民生命健康，率先實現(xiàn)科學技術跨越發(fā)展，率先建成國家創(chuàng)新人才高地，率先建成國家高水平科技智庫，率先建設國際一流科研機構。
——中國科學院辦院方針
——習近平總書記在致中國科學院建院70周年賀信中作出的“兩加快一努力”重要指示要求
——中國科學院辦院方針
兩端口鈣鈦礦/硅疊層太陽電池的功率轉換效率（PCE）已飆升至35.0%，已突破單結太陽電池理論極限。盡管如此，相對于其45.1%的理論極限效率，仍有相當大的改進空間，尤其是在寬帶隙鈣鈦礦頂電池方面。在疊層電池中，寬帶隙鈣鈦礦頂電池的開路電壓和填充因子仍顯著低于窄帶隙鈣鈦礦電池，其根本原因在于鈣鈦礦與載流子傳輸層界面存在嚴重的載流子復合及能級失配問題，尤其是在鈣鈦礦/C60界面。
近期，中國科學院寧波材料技術與工程研究所光電信息材料與器件實驗室高效太陽能電池及寬禁帶半導體團隊在葉繼春研究員的帶領下，在前期晶體硅和鈣鈦礦太陽電池研究的基礎上（Nat. Energy?2025, 10, 737; Nat.?Energy, 2023, 8; Joule 2022, 6, 2644;?Nat.?Commun.?2024, 15,?8453; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Adv.?Mater.?2023, 35,?e2211962;?Adv.?Energy Mater.?2024,?2403021;?Adv.?Funct.?Mater.?2024, 34; Sci.?Bull.?2024, 69,?1887;?ACS Energy Lett.?2024, 9, 4018; Nano Energy 2022, 100, 107529; ACS Appl. Mater. Interfaces?2022, 14, 52223;?Adv. Energy Mater. 2023, 13, 2203006; J. Mater. Chem. A, 2023,11, 6556; Adv. Funct. Mater. 2023, 2304708; Adv.?Energy Mater.?2023, 13,?2203006.），在高效鈣鈦礦/硅疊層電池領域取得了新的進展。該團隊設計合成了一種兼具路易斯酸堿官能團的高極性籠狀二胺氯化物來減少鈣鈦礦薄膜缺陷和調控界面偶極，從而抑制非輻射復合和優(yōu)化表面能級排列。同時，這種獨特的籠狀陽離子能誘導形成具有自發(fā)面內取向的純相、準二維鈣鈦礦，并展現(xiàn)出顯著的鐵電效應，可進一步降低鈣鈦礦表面功函數(shù)以促進載流子分離與提取。基于此，0.1cm2和1.21cm2的1.68eV鈣鈦礦單結太陽能電池分別獲得了22.6%和21.0%的PCE。此外，基于隧穿氧化物鈍化接觸的1.0cm2兩端口鈣鈦礦/硅疊層太陽電池實現(xiàn)了31.1%的PCE，并表現(xiàn)出良好的工作穩(wěn)定性（ISOS-L-1，T85>1020h）。鐵電界面物理特性為高效穩(wěn)定的鈣鈦礦基疊層光伏技術開辟了全新可能性。
相關成果以“Minimizing interfacial energy losses via multifunctional cage-like diammonium molecules for efficient perovskite/silicon tandem solar cells”為題發(fā)表于Nature Communications(DOI:10.1038/s41467-025-63720-8)上。寧波材料所博士后李鑫為第一作者，應智琴副研究員，楊熹副研究員和葉繼春研究員為共同通訊作者。該研究得到了國家重點研發(fā)計劃、國家自然科學基金、浙江省自然科學基金白馬湖實驗室聯(lián)合基金、浙江省重點研發(fā)計劃、中國博士后科學基金、寧波市重點研發(fā)計劃、浙江省自然科學基金等項目支持。
圖1 基于籠狀二胺氯化物界面優(yōu)化的鈣鈦礦/硅疊層太陽電池的J-V曲線
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