上海
編輯丨王多魚
排版丨水成文
具有優異光電特性的金屬鹵化物鈣鈦礦材料，已成為推動光伏效率突破的有力候選。研究中的鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的功率轉換效率（PCE，即太陽能轉換為電能的效率）的最新記錄可比肩商用硅電池，其產業化進程已現曙光。
然而，基于自組裝分子（SAM）體系的高效倒置結構鈣鈦礦太陽能電池，普遍面臨分子聚集和疏水特性帶來的技術障礙。
2025 年 10 月 27 日， 上海交通大學環境科學與工程學院趙一新教授、陳悅天副教授、繆炎峰博士，及寧德時代郭永勝等人，在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為： A matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules 的研究論文。
該研究提出了“SAM-in-matrix”策略，在此基礎上成功制備了 1 米 × 2 米級的大面積鈣鈦礦太陽能組件，且 PCE 認證效率達到了創紀錄的 20.05%。
在這項最新研究中，研究團隊提出了“SAM-in-matrix”策略，將部分 SAM 分子分散于三(五氟苯基)硼烷（化學式為B(C?F?)?）的穩定基體網絡，有效破解了分子堆積導致的聚集問題。二維晶格蒙特卡洛模擬和實驗結果共同驗證，該策略能夠構建高效的電荷傳輸通道。
基于“SAM-in-matrix”結構的空穴傳輸層（HTL）器件展現出普適性優勢：在多種 SAM 體系中均實現更致密的表面覆蓋、提升的導電性能以及顯著減少的埋藏納米孔隙。該策略在規模化生產應用方面展現出突出潛力，在 FTO/NiOx 基底上構建“SAM-in-matrix” HTL 可促進大面積鈣鈦礦薄膜形成，同步提升晶體質量和 NiOx 導電性。
基于此技術路徑，研究團隊成功制備了 1 米 × 2 米級的大面積鈣鈦礦太陽能組件，且 PCE 認證效率達到了創紀錄的 20.05%。
論文鏈接：
https://www.nature.com/articles/s41586-025-09785-3
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