刷新紀(jì)錄！南開大學(xué)發(fā)表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

傳統(tǒng)n-i-p結(jié)構(gòu) 是鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中最經(jīng)典、最廣泛研究的一種器件堆疊順序。其名稱來源于各功能層在光照方向上的排列順序：n 型層通常是電子傳輸層，位于透明導(dǎo)電基底之上；i 型層指本征鈣鈦礦吸光層，是產(chǎn)生光生載流子的核心層；p 型層通常是空穴傳輸層，位于鈣鈦礦層之上 。其 歷史最久、工藝成熟，然而，其穩(wěn)態(tài)效率長期停滯在約 26%，落后于堆疊順序倒置的p-i-n結(jié)構(gòu)。這種性能差距源于絨面電子傳輸層/鈣鈦礦界面持續(xù)存在的非輻射復(fù)合，但其背后的物理根源尚不清楚。

2026 年 4 月 30 日，南開大學(xué)化學(xué)院袁明鑒、姜源植，北京理工大學(xué)前沿交叉科學(xué)研究院徐健作為共同通訊作者，南開大學(xué)王迪、李賽賽、丁紫津作為共同第一作者，在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Nature上發(fā)表了題為：Continuously graded-doped SnO2 for efficient n–i–p perovskite solar cells 的研究論文。

該研究 開發(fā)了一種連續(xù)梯度 n+/n 型摻雜的 SnO? 電子傳輸層，由于構(gòu)建高效 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池，實(shí)現(xiàn)了27.17%的 認(rèn)證穩(wěn)態(tài)功率轉(zhuǎn)換效率，刷新了 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池的最高效率紀(jì)錄。

在這項(xiàng)最新研究中，研究團(tuán)隊(duì)發(fā)現(xiàn)，這些損耗源于埋底界面處的能帶失配與電子積累的協(xié)同作用。為應(yīng)對這一雙重挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)通過配體競爭結(jié)合策略，開發(fā)了一種連續(xù)梯度 n+/n 型摻雜的 SnO? 電子傳輸層，實(shí)現(xiàn)了空間可控的摻雜，從而構(gòu)建了內(nèi)建電場。這種梯度結(jié)構(gòu)同時(shí)最小化了能帶偏移并加速了電子提取，從而有效抑制了跨界面復(fù)合。基于此制備的 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池，獲得了27.17%的認(rèn)證穩(wěn)態(tài)功率轉(zhuǎn)換效率（反向掃描為 27.50%），這是目前報(bào)道的 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池的最高效率。

該策略的可擴(kuò)展性進(jìn)一步得到驗(yàn)證：1 cm2 器件實(shí)現(xiàn)了 25.79% 的效率，孔徑面積為 16.02 cm2 的鈣鈦礦組件效率達(dá)到 23.33%。

總的來說，這項(xiàng)工作為金屬氧化物傳輸層中的能帶工程建立了一個(gè)通用范式，突破了傳統(tǒng)鈣鈦礦光伏技術(shù)的一個(gè)根本性效率瓶頸。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10587-4