摘要：

软物质科学与工程高精尖创新中心谭占鳌课题组提出一种能量损失管理策略，通过同步调控钙钛矿前结子电池缺陷态和中间连接层（ICL）光/电损耗以制备钙钛矿/有机叠层太阳电池。本工作利用溴化吡啶鎓盐与钙钛矿层的氢键-配位协同作用抑制离子迁移，同时构筑基于五氧化二钒（V₂O₅）的ICL结构，可以实现近红外光子高效透射与载流子无势垒提取，降低光电损耗，使得前后结子电池电流更为匹配，最终获得25.1%的高效率。

正文：

构筑叠层结构是太阳电池效率突破肖克利-奎塞尔极限的重要手段。其中，钙钛矿/有机叠层太阳电池（PO-TSC）以其优异的性能，以及轻质便携、可低成本且高效制备大面积器件的独特优势，近年来备受瞩目。然而，PO-TSC中子电池能量损失，以及中间连接层（ICL）的光电损耗很大程度上限制了PO-TSC性能的进一步提升。

图1 宽带隙子电池和中间层性能优化

  本研究利用溴化吡啶鎓盐与钙钛矿层的氢键-配位协同作用，有效钝化缺陷，抑制前结钙钛矿子电池中的离子迁移现象，从而显著降低能量损失，使得钙钛矿子电池的开路电压明显提升。同时，本研究设计了一种低光电损耗的ICL结构，与传统的基于三氧化钼（MoO₃）的ICL相比，基于五氧化二钒（V₂O₅）的ICL在近红外区域具有更高的透射率。此外，所设计的ICL结构具有更好的导电性、更高的载流子迁移率和更匹配的能级排列，这些特性共同促进了界面处的电荷传输和提取，并最大限度地减少ICL处的电荷积累，有效平衡了钙钛矿子电池和有机子电池之间的电流输出。得益于这些优势，最终成功制备出了效率为25.1%的PO-TSC。这项工作实现了同时最小化子电池中的能量损失以及ICL中的光电损失，为构建高性能的PO-TSC提供有益参考。

图2 钙钛矿/有机叠层太阳电池的器件性能

该工作以“Minimized optical/electrical energy loss for 25.1% Monolithic perovskite/organic tandem solar cells”为题发表在《Nat. Commun.》期刊上，第一作者为软物质科学与工程高精尖创新中心博士何漳伟，通讯作者为材料科学与工程学院于润楠副教授和软物质高精尖中心谭占鳌教授。本研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

文章信息：

Zhangwei He, Runnan Yu, Yiman Dong, Ruyue Wang, Yuling Zhang, Zhan’ao Tan, Minimized optical/electrical energy loss for 25.1% Monolithic perovskite/organic tandem solar cells. Nature Communications, 2025, 16(1): 1773.

原文链接：

https://doi.org/10.1038/s41467-025-57093-1