中國網/中國發展門戶網訊 中國科學院化學研究所、北京分子科學國家研究中心李永舫/孟磊團隊與德國波茨坦大學Felix Lang教授等合作，在鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池領域取得了重要進展。該成果為目前報導的這類疊層太陽能電池的最高效率，為寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池降低電壓損失提供了全新思路，將有力促進鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池的發展。相關研究成果在國際頂級期刊《自然》發表。

太陽能電池作為將太陽能轉化為電能的關鍵技術，一直是清潔能源領域研究和應用的熱點。其中，以鈣鈦礦太陽能電池和有機太陽能電池為代表的新一代可溶液印刷制造的太陽能電池，具有易制備、重量輕，以及可制備成柔性器件等優點。然而，鈣鈦礦太陽能電池和有機太陽能電池均存在一定的穩定性問題。鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池作為一種新興的疊層太陽能電池技術備受關注。該新型疊層太陽能電池結構在有效提升效率的同時可以大幅提升器件穩定性。

開路電壓的提升是提高鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池效率的關鍵因素。在鈣鈦礦太陽能電池中，寬帶隙鈣鈦礦吸光層與C60電子傳輸層界面處經常存在嚴重的界面復合，表面態誘導的導帶費米能級釘扎效應會造成電壓損失。為降低界面處的電壓損失從而提升太陽能電池效率，鈍化寬帶隙鈣鈦礦吸光層與C60電子傳輸層的界面是一種有效的策略。

團隊研究了具有順反異構特性的1,4-環己二胺分子對于寬帶隙鈣鈦礦表面的鈍化機制，系統性地揭示了兩種順反異構的鈍化劑分子所導致的鈣鈦礦表面結構差異，最終篩選出擁有優勢構型的順式鈍化分子（cis-CyDAI₂）。通過對光致發光量子產率和準費米能級分裂的深入研究，發現cis-CyDAI₂處理的鈣鈦礦薄膜具有更低的能量損失和更高的理論開路電壓。鈍化處理后的寬帶隙鈣鈦礦（>1.8 eV）與電子傳輸層的界面復合大幅降低，實現了開路電壓達到1.36 V、光電轉化效率大于18%的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池。團隊進一步將寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池與有機太陽能電池結合構建了鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池，實現了26.4%的光電轉化效率（經第三方認證為25.7%）。

 (a) 鈣鈦礦鈍化劑CyDAI₂化學結構 (b) 通過測試不同條件下薄膜的準費米能級分裂和器件的開路電壓總結的電壓損耗示意圖 (c) 鈣鈦礦-有機疊層太陽能電池結構示意圖以及掃描電鏡截面圖 (d) 太陽能電池的電流密度-電壓曲線