当你还在为夏天飙升的电费发愁时，一场发生在实验室里的 “材料革命”，正悄悄改写太阳能发电的未来。

近日，华南师范大学等团队在国际顶刊《ADVANCED MATERIALS》(2025, e10685)上发表的研究，让整个光伏领域沸腾 —— 他们研发的倒置钙钛矿太阳能电池，不仅去掉了传统电池里 “必不可少” 的空穴传输层，还实现了 26.64% 的超高转换效率（第三方认证 26.34%），更夸张的是，在 1 倍太阳光持续照射 1000 小时后，效率还能保持初始值的 98.5%！

这意味着什么？简单说，未来的太阳能板可能更薄、更便宜、更耐用，说不定几年后你家屋顶的光伏板，核心技术就来自这次突破。

先搞懂：钙钛矿电池为啥要 “减肥”？

要理解这次突破的厉害，得先说说钙钛矿太阳能电池（PSCs）的 “结构难题”。

目前主流的钙钛矿电池分两种：正置（n-i-p）和倒置（p-i-n）。其中倒置结构因为成本低、稳定性好，被看作是家用光伏的潜力选手。但传统倒置电池有个 “累赘”—— 空穴传输层（HTL）。

这个 “传输层” 就像电池里的 “搬运工”，负责把光生载流子（相当于电能的 “小包裹”）送到电极。可问题是，它不仅增加了制作成本，还容易导致界面老化，甚至会吸收部分太阳光，反而拖低发电效率。

早在 2014 年，科学家就尝试去掉这个 “搬运工”，做出了无预沉积 HTL 的倒置电池，可效率只有可怜的 5.4%—— 连现在的零头都不到。后来虽然不断优化，但效率始终追不上有 HTL 的电池，核心原因就出在 “钙钛矿 / ITO 电极” 这个隐藏的界面上。

ITO 是电池的透明电极，相当于 “电流出口”。没有 HTL 后，钙钛矿和 ITO 直接接触，就像两个陌生人手拉手，载流子根本传不动。更麻烦的是，为了改善接触，科学家常用一种叫 “自组装分子（SAMs）” 的材料，可这些分子在制作过程中特别容易 “抱团”（分子聚集），导致界面出现缝隙和缺陷，电能在这儿就白白流失了。

中国团队的 “分子搭桥” 妙计：用小分子破解大难题

这次华南师范大学聂志国、黄玉兰、龙明珠团队，还有福建农林大学蔡庆斌团队，想出了一个绝妙的解决方案 ——“分子混合搭桥”。

他们找了两种 “搭档分子”，一起加入钙钛矿的前驱体里，让它们在电池制作过程中自动 “组队干活”。

第一个分子是常用的 SAMs 材料 DMAcPA，优点是能和 ITO 牢牢结合，还能修复钙钛矿的缺陷，但缺点是分子个头大，容易 “扎堆”。

第二个分子是团队新引入的 “小个子” ATAA，它自带噻唑环和羧基，不仅个头小，还像个 “粘合剂”，能和 DMAcPA 紧密互动。

这两种分子加进去后，神奇的事情发生了：

1. 自动跑到正确位置：在钙钛矿薄膜沉积时，DMAcPA 和 ATAA 会主动 “沉” 到钙钛矿层底部，也就是 ITO 电极旁边，形成一层均匀的 “接触层”—— 相当于自动搭建了一个 “临时搬运站”。

2. 破解 “抱团” 难题：ATAA 的小个子刚好能钻到 DMAcPA 的缝隙里，再通过 Br-H 键、O-H 键等相互作用，把原本扎堆的 DMAcPA “掰开”，让它们整齐排列，彻底解决了分子聚集的问题。

3. 双重修复缺陷：ATAA 的氨基（-NH₂）和羧基（-COOH）就像 “小补丁”，不仅能和 ITO 形成牢固的配位键，还能填补钙钛矿表面的未配位 Pb²+ 缺陷（这些缺陷是电能流失的 “黑洞”），相当于给界面加了一层 “保护罩”。

用扫描电子显微镜（SEM）观察就能发现：只加 DMAcPA 的钙钛矿膜，表面和界面满是针孔；而加了 ATAA 的 “共掺杂” 膜，不仅表面光滑，连底部和 ITO 的接触都变得紧密，平均粗糙度从 37.0nm 降到了 26.2nm—— 相当于把坑坑洼洼的小路修成了平整的高速公路。

性能炸裂：效率 26.64%，1000 小时暴晒几乎不衰减

材料的优化，最终体现在电池的性能上。

团队制作的无 HTL 倒置电池，最高转换效率达到 26.64%，这是什么概念？目前实验室里有 HTL 的钙钛矿电池最高效率是 27.0%，也就是说，去掉 “累赘” 后，效率几乎追平了顶配版本！而且这个数据还经过了第三方认证，26.34% 的效率真实可信。

更关键的是稳定性 —— 这是钙钛矿电池从实验室走向市场的最大拦路虎。

• 1000 小时连续光照：在 1 倍太阳光下持续工作，电池效率还能保持初始值的 98.5%，相当于每天暴晒 8 小时，能稳定工作 4 个多月，几乎没有衰减。

• 湿热环境考验：在 85℃、85% 湿度的 “蒸煮” 条件下放 336 小时（14 天），效率还能保留 86.5%，而只加 DMAcPA 的电池早就掉到 70% 以下。

• 大面积也能行：团队还做了 1cm² 的大面积电池（接近商用尺寸），效率依然有 24.57%，证明这个技术不是 “实验室玩具”，而是能规模化生产的。

为什么说这个突破能改变未来？

可能有人会问：效率提升几个百分点，稳定久一点，真的有那么重要吗？

对光伏产业来说，这两个指标直接决定了太阳能发电的 “性价比”。

首先是成本。去掉 HTL 后，电池制作步骤减少，材料成本降低，未来量产时，每瓦发电成本可能再降 10%-20%。对于家用光伏板来说，这意味着安装成本更低，回收成本更快。

其次是稳定性。现在的钙钛矿电池虽然效率高，但稳定性一直被诟病，这次 1000 小时的光照稳定性，已经接近商用硅基电池的水平（通常要求 1000 小时衰减低于 10%）。如果能进一步优化封装技术，未来钙钛矿电池完全能和硅基电池 “同台竞技”。

更长远来看，这种 “分子界面调控” 的思路，不仅能用于钙钛矿电池，还能启发其他光伏材料的研发。比如未来的叠层电池（钙钛矿 + 硅基），或许能通过类似的 “分子搭桥” 技术，进一步突破效率极限。

写在最后：光伏的未来，在中国实验室里加速

从 2014 年的 5.4%，到如今的 26.64%，无 HTL 钙钛矿电池的效率突破，只用了不到 12 年。而这次中国团队的研究，不仅刷新了效率纪录，更解决了稳定性这个核心难题，让钙钛矿电池离商用又近了一大步。

或许用不了多久，当你抬头看到屋顶的太阳能板时，会想起今天这篇文章 —— 那些在实验室里默默 “搭桥” 的分子，正在悄悄改变我们的能源未来。

而这，只是中国光伏技术领先世界的一个缩影。从硅基电池到钙钛矿，从实验室突破到产业落地，中国团队正在用一个个 “黑科技”，让清洁能源变得更便宜、更可靠。

未来已来，只是还未普及 —— 但这次，我们离它又近了一步。

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来源: 光伏大数据