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据光明日报电（记者 崔兴毅）新型太阳能电池薄如蝉翼，其上下两层却能分别“捕捉”不同颜色的太阳光，合力将光变成电的效率推上新高度。记者从中国科学院化学研究所获悉，中国科学院院士李永舫和研究员孟磊团队在钙钛矿-有机叠层太阳能电池研究上取得重大突破，成功将该类器件的稳态认证光电转换效率提升至28.04%，刷新世界纪录。相关成果于7月13日在《自然》上发表。
钙钛矿—有机叠层太阳能电池就像一道精心设计的光谱筛，上层宽带隙钙钛矿材料主要吸收高能光子，下层窄带隙有机材料专攻近红外光，二者协同能够突破这类电池的光电转换效率极限。“然而，含溴和碘的宽带隙钙钛矿材料长期有个‘惧光’的毛病：在制备和光照时，碘离子和溴离子容易分离，形成成分不均匀的区域，导致电池性能快速衰减。”李永舫介绍。
针对这一难题，研究团队创新提出“全阶段调控”策略，设计出一种可光转换添加剂分子。在制备成膜阶段，该分子帮助溴和碘均匀混合，避免初始“分家”;在光照运行阶段，它又会转变成结构更稳定、锚定能力更强的新分子，牢牢护住钙钛矿晶界，有效阻断离子迁移通道。
“新引入的可光转换添加剂分子正是实现从‘惧光’到‘驭光’这一转变的关键。”孟磊说。得益于这一策略，团队将经优化的宽带隙钙钛矿前电池与窄带隙有机后电池结合，制备出钙钛矿-有机叠层太阳能电池。经认证，该类器件的稳态认证效率达28.04%。在持续光照运行625小时后，器件仍能保持初始效率的90%，展现出良好的工作稳定性。
李永舫表示，钙钛矿-有机叠层太阳能电池兼具轻量化、柔性和高比功率优势，未来可广泛应用于建筑光伏一体化、可穿戴设备、无人机乃至空间站和深空探测等航天领域，“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”。
责任编辑：白子璐
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