无铅锡基钙钛矿太阳能电池光电转换效率再创新高

复旦大学传来喜讯，该校智能材料与未来能源创新学院青年研究员梁佳团队成功研发出一种全生命周期无害化的锡基钙钛矿太阳能电池，并刷新了该领域光电转换效率的世界纪录。这一成果不仅突破了无铅绿色光伏技术领域的关键难题，也标志着我国在清洁能源材料技术方面取得了重要进展。相关研究成果已在线发表于国际顶级学术期刊《自然》。

 

长期以来，科研界的重点集中在提升铅基钙钛矿太阳能电池的光电转换效率上。然而，铅基电池可能造成的环境污染问题始终如悬在头顶的“达摩克利斯之剑”。相比之下，锡基钙钛矿太阳能电池因绿色环保而备受关注，但其稳定性和光电转换效率却长期处于较低水平，成为技术发展的瓶颈。

 

针对这一难题，梁佳团队创新性地提出了一种“双层空穴传输层”结构设计。这一设计采用稳定性优异的氧化镍作为底层基底，并在其表面构建一层自组装单分子层，形成了性能协同的复合功能层。“如果氧化镍直接与钙钛矿接触，其表面的氧空位会导致锡基钙钛矿发生分解，而自组装的分子层能够有效隔离氧化镍与钙钛矿，从而提升材料的稳定性。”梁佳解释道。

 

过去五年间，梁佳团队围绕缺陷调控、界面优化以及载流子抽取等关键科学问题持续攻关，逐步建立起从材料生长、能带调控到界面工程的完整技术体系。最终，他们成功制备出一种既绿色环保又具备高光电转换效率的锡基钙钛矿太阳能电池。经权威第三方机构认证，该电池的光电转换效率达到17.7%，打破了锡基钙钛矿太阳能电池此前16.5%的世界纪录。

 

在此基础上，梁佳团队还同步开展了大面积电池制备与可扩展性研究，推动技术从实验室向实际应用转化。目前，团队已成功制备出数平方厘米级的高质量锡基钙钛矿薄膜，并在大面积器件中实现了纪录级的光电转换效率。这一成就为无铅、环保的光伏技术大规模应用奠定了坚实基础。