北京大学深圳研究生院杨世和最新NC:自组装一维/三维异质结实现了全无机钙钛矿四端叠层太阳能电池,其认证效率为21.54%
全无机钙钛矿太阳能电池因其优异的热稳定性和光稳定性，已成为重要的研究热点，而这对于蓬勃发展的光伏技术的商业化至关重要。然而，全无机钙钛矿在环境条件下易受潮气侵蚀导致表面降解，且其光伏效率仍远低于有机-无机杂化太阳能电池，这些问题依然存在。鉴于此，北京大学深圳研究生院杨世和&周航&鲁东大学胡明钰&香港科技大学林彥宏于《Nature Communications》刊发文，题为"Self-assembled 1D/3D heterojunction enables all-inorganic perovskite 4-terminal tandem solar cells with 21.54% certified efficiency"。本研究采用原位自组装策略，利用四丁基三氟甲磺酸铵（TTFS）在全无机钙钛矿上构建一维/三维钙钛矿异质结。与通常仅提供阳离子屏障或弱钝化作用的铵盐不同，基于TTFS的设计巧妙地将疏水性阳离子屏障与强阴离子钝化作用相结合，并通过纳米结构界面同时形成快速电子提取通道。这种方法克服了传统方法在稳定性和效率之间的权衡。通过优化用于四端（4-T）叠层器件的半透明宽带钙钛矿太阳能电池，在最大功率点（MPP）跟踪下实现了17.10%的认证功率转换效率，并展现出卓越的运行稳定性——在65℃下运行1210小时后，以及在85℃下运行650小时后，仍能保持初始效率的80%（T80）（ISOS-L-2）。当将其与窄带全无机钙钛矿太阳能电池结合采用4-T叠层结构时，获得了21.54%的认证效率，这是目前报道的此类叠层电池的最高效率。通过界面稳定性和串联光电管理的协同优化，这项工作为开发高效稳定的全无机钙钛矿叠层太阳能电池提供了宝贵的见解。1. 提出两性离子原位自组装策略，利用TTFS构筑1D/3D异质结，实现“阳离子疏水屏障+阴离子强配位钝化”协同作用，突破全无机钙钛矿效率与稳定性难以兼顾的 trade-off。 2. 揭示阴离子调控低维相组装的新机制，明确三氟甲磺酸根通过电荷分布主导1D相取向与界面间距，强化界面电荷转移，刷新全无机宽禁带电池认证效率至17.10%。 3. 构建全无机4端叠层器件，通过超薄Ag缓冲层解决界面兼容问题，实现21.54%认证效率，为目前该类型器件最高纪录，且具备优异热湿与工作稳定性。 1. 拓展两性离子分子库，精准调控阴阳离子结构，进一步提升1D/3D异质结质量与大面积均匀性，适配卷对卷制备。 2. 优化窄禁带锡铅全无机底电池稳定性，推进2端全无机钙钛矿叠层器件，简化结构并提升集成效率。 3. 结合封装技术与界面修饰，强化器件耐紫外、耐湿热能力，推动全无机钙钛矿光伏在空间、户外等极端场景应用。原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-026-72099-z
