北京时间7月13日，《自然》杂志在线发表了一项来自中国科学院的突破性成果。中国科学院化学研究所李永舫院士、孟磊研究员团队，将钙钛矿-有机叠层太阳能电池的稳态光电转换效率提升至28.04%，刷新了该类器件的世界纪录。该论文第一作者为化学所博士研究生吴睿涵。
一、一种电池，两种材料，各司其职
这种电池的原理像“三明治”——上层宽带隙钙钛矿材料负责捕捉可见光和蓝紫光，下层窄带隙有机材料负责“捡漏”红光和近红外光。两者分工协作，把太阳光谱“吃干榨尽”。上层钙钛矿还能充当紫外光过滤层，保护底层有机材料不被高能光子损伤；有机层的疏水特性则有助于延缓水汽对钙钛矿的侵蚀。
二、微观世界的“协调员”
然而，这种电池一直有个“隐痛”。为了吸收更多阳光，钙钛矿层中需要同时添加碘和溴两种元素。麻烦的是，在制备或持续光照下，碘离子和溴离子容易“闹分家”，各自聚集成群。这种“相分离”一旦发生，电池电压就会不断下降，性能持续衰退。
为解决这一难题，团队设计了一种名为TDB的可光转换添加剂分子。
在电池“出生”的结晶阶段，TDB像一位耐心的协调员，拖住溴离子快速聚集的脚步，确保碘和溴从一开始就均匀混合。当电池进入光照工作阶段，富集在晶界处的TDB被光激活，摇身一变成为强力“胶水”TAB，紧紧锚定在钙钛矿表面，抑制离子迁移。
三、效率与稳定性的双赢
凭借这一贯穿制备与运行全过程的“全阶段调控”策略，团队制成的宽带隙钙钛矿太阳能电池的开路电压达到1.42V，创下同类型电池最高纪录。将其与底层有机太阳能电池精准叠加后，整个叠层器件的实验室最高效率达28.80%，经第三方认证的稳态效率锁定在28.04%。
更值得一提的是稳定性——在持续光照运行625小时后，器件仍能保持初始效率的90%。这一数据直接回应了业界对叠层电池“惊艳一时却快速跳水”的耐久性担忧。
四、从屋顶到太空
李永舫院士表示，这种电池兼具轻薄、柔性与高比功率优势。它不仅能贴在建筑玻璃、汽车天窗上发电，还能为无人机、可穿戴设备乃至空间站和深空探测提供轻便能源。
“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。”李永舫说。
