从“惧光”到“驭光”：中国科学家刷新钙钛矿-有机叠层电池世界纪录，稳态效率达28.04%

发布时间： 2026年8月14日

来源： 本网综合

北京时间2026年7月13日，国际顶级学术期刊《自然》（Nature）在线发表了一项来自中国的光伏新突破。中国科学院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队创新提出 “全阶段调控”策略，成功将钙钛矿-有机叠层太阳能电池的认证稳态光电转换效率提升至28.04%，再次刷新了该类器件的光电转换效率世界纪录。

更令人振奋的是，这一突破不仅刷新了效率数字，更解决了钙钛矿材料长期以来“见光就衰减”的致命短板——器件在持续光照运行625小时后，仍能保持初始效率的90%。

一、突破性成果：效率与稳定性的双重飞跃

团队基于“全阶段调控”思路，将经优化的宽带隙钙钛矿前电池与窄带隙有机后电池结合，制备出钙钛矿-有机叠层太阳能电池，实现了28.80% 的光电转换效率，经第三方机构认证，稳态效率达28.04%，再次创下该类器件光电转换效率的世界纪录。

与此同时，器件的稳定性也实现了质的飞跃——在持续光照运行625小时后，仍能保持初始效率的90%。这一效率与稳定性的双重突破，标志着钙钛矿-有机叠层太阳能电池向实际应用迈出了关键一步。

二、技术原理：用“全阶段调控”驯服“惧光”材料

钙钛矿-有机叠层太阳能电池被视为新一代光伏技术的重要方向。它将两种子电池上下叠在一起：上层是宽带隙钙钛矿材料，负责吸收高能量的紫外和可见光；下层是窄带隙有机材料，负责吸收穿透下来的近红外光。两者在光谱吸收和器件稳定性上形成互补，展现出 “1+1>2”的协同效应。

然而，这类电池长期面临一个致命短板——卤素相分离。为匹配下层有机太阳能电池的光谱，上层钙钛矿需要混合碘、溴两种卤素。但在制备和使用的全过程中，碘和溴会自发聚集，形成富碘和富溴区域，破坏器件内部电场，导致电压损失和性能快速衰减。

针对这一贯穿材料“从出生到工作”全过程的难题，研究团队设计出了一种可光转换的添加剂分子TDB（4-[3-(三氟甲基)-3H-双吖丙啶-3-基]苄铵盐酸盐），实现了真正的“全阶段调控”。

在结晶成膜阶段，TDB分子可与多种钙钛矿前驱体相互作用，延缓富溴相的过早析出，促使碘和溴均匀混合，最终形成碘溴分布更均一的宽带隙钙钛矿薄膜。得益于此，带隙为1.88eV的宽带隙钙钛矿单结太阳能电池的开路电压提升至1.42V，创下迄今报道的最高开路电压纪录。

更为精妙的是，在光照运行阶段，富集在钙钛矿晶界处的TDB分子被光激活，转化为一种新结构分子TAB（4-(三氟乙酰基)苄铵盐酸盐）。这种新分子与钙钛矿表面结合得更牢固，能有效抑制离子迁移通道，表现出更强的光照下抑制相分离作用。

同一个分子，在制备时帮材料“打好底子”，在工作时帮材料“稳住阵脚” ——这正是“全阶段调控”策略的核心要义。正如论文共同通讯作者孟磊研究员所说：“这项研究的关键技术难题是如何让高溴含量宽带隙钙钛矿从‘惧光’变成‘驭光’。新引入的TDB分子正是实现这一转变的关键”。

三、应用前景：从地面到太空的无限想象

钙钛矿-有机叠层太阳能电池兼具轻量化、柔性化和高比功率优势。这类太阳能电池可通过溶液加工、卷对卷印刷和狭缝涂布等工艺实现大面积柔性制造，器件厚度薄、质量轻。

论文通讯作者、中国科学院院士李永舫描绘了清晰的产业化图景：“这种电池轻薄便携，可轻松放入背包随身携带。在户外旅行时，只需将其展开，即可为手机等电子设备充电”。

在地面场景中，该技术可广泛应用于建筑光伏一体化、便携式能源、可穿戴设备、无人机等对轻量化要求较高的场景。在更远的未来，它更有望登上卫星、空间站，为人类的深空探测和太空活动提供轻便高效的能源保障。

四、科研历程：从25.7%到28.04%的攀登之路

这一突破并非一蹴而就。2024年，该团队已通过揭示宽带隙钙钛矿上表面有效钝化机制，实现了26.4%（经第三方认证为25.7%）的叠层器件效率，相关研究同样发表在《自然》上。

从2024年到2026年，研究团队持续攻关，最终通过“全阶段调控”策略将认证稳态效率从25.7%提升至28.04%。李永舫院士表示，钙钛矿-有机叠层太阳能电池将为能源结构进一步转型和地球可持续发展提供新的科学技术路径，“届时，太阳能不仅将服务于地球上的生产生活，更有可能成为人类迈向更远太空的重要能源保障”。

2026年的这项突破，不仅是中国科学家在光伏前沿技术领域的又一次里程碑式跨越，更让光伏产业从追求“更高效率”迈入了追求 “高效率和长寿命兼备” 的新阶段。当一种材料从“惧光”变为“驭光”，光伏产业的下一代技术革命，或许比我们想象中来得更快。

注： 本文数据截至2026年8月14日，来源于《自然》期刊发表论文、中国科学院化学研究所官方信息、光明网、中国科学报、央视新闻、科技日报及公开媒体报道，仅供参考。