四川大学：关于钙钛矿叠层太阳能电池的观点文章

近日，权威科学期刊Nature Materials刊发了四川大学材料科学与工程学院赵德威团队关于高性能叠层太阳能电池的通用型添加剂的News & Views观点文章“One additive for all”。赵德威教授为论文第一作者，赵德威教授和苏州大学李亮教授为论文共同通讯作者，我校为论文的第一通讯单位。

钙钛矿/钙钛矿/硅三结（叠层）太阳能电池的理论转换效率高达49%，远超钙钛矿/硅叠层电池和单结电池的肖克利-奎伊瑟极限效率，是极具发展潜力的新型光伏技术。然而，宽带隙和中间带隙钙钛矿组分的本征不稳定性严重限制了钙钛矿/钙钛矿/硅三结（叠层）电池的发展，同时也是钙钛矿电池产业化必须解决的核心痛点。

文章对Nature Materials期刊近期发表的关于钙钛矿/钙钛矿/硅三结（叠层）太阳能电池的最新研究进展（Nat. Mater. https://doi.org/10.1038/s41563-025-02367-8  (2025)）进行了介绍，研究发现将3-氨基丙酸碘盐（3A）分子引入到1.50 eV带隙钙钛矿晶格中可以增强钙钛矿薄膜的稳定性。这主要是归因于3A分子中的羧基（-COOH）可以与钙钛矿晶格中的铅（Pb2+）、铯（Cs+）和甲脒（FA+）等阳离子形成化学键，在增加钙钛矿相变能垒的同时抑制可诱导钙钛矿发生相变的空位缺陷的形成，进而在根源上改善钙钛矿的相稳定性。这一策略有效提升了1.50 eV和2.0 eV带隙钙钛矿薄膜的稳定性，最终制备了28.7%效率的钙钛矿/钙钛矿/硅三结（叠层）太阳能电池，并展现出优异的性能重复性和运行稳定性。

文章指出，-COOH不仅可以改善钙钛矿薄膜的相稳定性，由于其与Sn2+的结合能更强（相对于Pb2+而言），还可以通过延缓锡（Sn）钙钛矿组分的结晶生长速度来调控Sn-Pb窄带隙钙钛矿薄膜的结晶生长过程，从而制备出高质量的Sn-Pb钙钛矿薄膜（Nat. Energy 8, 714-724 (2023)；Nat. Commun. 16, 240 (2025)）。上述研究表明，具有特定官能团的小分子添加剂在不同带隙钙钛矿薄膜中发挥了普适性的潜力，这也为开发功能导向型分子提供了新思路。

文章还进一步指出，设计与合成既能调控钙钛矿结晶生长，又能钝化钙钛矿表/界面缺陷的添加剂分子将会是未来叠层电池研究的一个热点方向。此外，文章认为对晶硅底电池上生长的钙钛矿薄膜和宽带隙顶电池进行直接表征和分析，可以更直观地揭示真实叠层电池中钙钛矿-添加剂以及钙钛矿-埋底界面材料之间相互作用机制，这将对钙钛矿/晶硅叠层电池的发展具有指导意义，可有力促进该领域的有序发展。

相关链接：https://www.nature.com/articles/s41563-025-02429-x