北化新闻网3月4日电  2月19日，北京化工大学谭占鳌教授和于润楠副教授团队在《Nature Communications》发表了题为“Minimized optical/electrical energy loss for 25.1% Monolithic perovskite/organic tandem solar cells”的研究论文。

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

该研究通过同步调控钙钛矿前结子电池缺陷态和ICL光/电损耗以制备效率超过25%的高性能PO-TSC。首先，本论文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的ICL相比，基于五氧化二钒的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。北京化工大学为该论文唯一完成单位。本研究工作得到了国家自然科学基金项目的资助。

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

通讯作者简介：

谭占鳌，教授，2010年入选北京市科技新星计划，2012年入选教育部新世纪优秀人才支持计划。2014年、2018年两次获北京市科学技术奖。现任能源材料与器件专家委员会委员、中国低碳经济发展促进会特约通讯员、中国建筑金属结构协会光电建筑构件应用委员会委员；国际SCI期刊Nanomaterials主编，Polymers、发光学报、中国低碳经济等期刊编委。近年来，在Nature Photonics, Nature Commun., Adv. Mater., J. Am. Chem. Soc., Energy Environ. Sci.等国际期刊上发表SCI收录论文250余篇，被引用15000余次。作为项目负责人主持及完成自然科学基金5项，包括国际合作基金1项，面上基金3项，青年基金1项。主持科技部重点研发专项1项，参与完成科技部863项目和基金委重点项目各1项。

于润楠，副教授，2023年入选北京市青年人才托举工程、2024年入选北京化工大学青年英才百人计划，担任《Carbon Neutrality》青年编委，《Nanomaterials》专刊编审。发表学术论文70余篇，他引6500余次。以第一作者或通讯作者身份在Nature Commun.、Angew. Chem. Int. Ed.、Energy Environ. Sci、Adv. Mater. 以及Adv. Energy Mater.等期刊上发表29篇。主持国家自然科学基金青年基金、面上项目及中央高校科研项目，作为单位负责人参与国家重点研发计划首席科学家项目和青年科学家项目。

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