从南京大学获悉，近日，南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组在全钙钛矿叠层太阳电池领域取得新突破。经国际第三方权威认证机构测试，面积为1.05 cm²的全钙钛矿叠层太阳电池稳态光电转换效率高达28.2%，刷新了该尺度全钙钛矿叠层太阳电池的世界纪录效率，进一步推动了全钙钛矿叠层太阳电池的产业化进程。相关研究成果于2024年10月14日以《Homogenized contact in all-perovskite tandems using tailored 2D perovskite》为题，发表于Nature期刊。
据悉，谭海仁教授课题组一直致力于新型全钙钛矿叠层电池技术的研究，近年来，团队在小面积全钙钛矿叠层太阳电池中接连取得突破，先后实现24.8%（Nature energy 864, 4, 2019）、26.4%（Nature 603, 73, 2022）与28.0%（Nature 620, 994, 2023）的认证纪录效率。然而，大面积全钙钛矿叠层太阳电池的光电转换效率与小面积叠层电池仍有较大差距，制约了钙钛矿叠层电池的产业化进程。功能层的不均匀成膜是限制大面积全钙钛矿叠层电池性能提升的重要因素。目前，优化空穴传输层和调控钙钛矿体结晶是提升大面积成膜均匀性的常规策略。然而，团队在前期实验中发现，在充分优化空穴传输层和钙钛矿体相后，大面积器件与小面积器件之间的性能差距仍然较大，这意味着后续沉积的电子传输层（C₆₀）可能为器件引入了新的不均匀性。
为了解决上述关键问题，研究人员在钙钛矿与电子传输层之间引入了多种插入层分子，并使用大面积光致发光图像研究了薄膜的均匀性：表面经4-氟苯乙胺氯处理后的钙钛矿均匀性得到了显著提升，而4-三氟甲基苯胺氯可以有效地增强器件的电流。最终，团队使用混合两种分子的后处理溶液开发了一种定制的二维钙钛矿插入层来优化钙钛矿器件在电子传输层界面处的均匀性及性能。
经国际权威机构JET第三方认证，由南京大学与仁烁光能团队制备的大面积全钙钛矿叠层太阳电池的稳态光电转换效率高达28.2%，为目前该尺寸下全钙钛矿叠层太阳电池的最高转换效率，促进了全钙钛矿叠层太阳电池的产业化进程。