刷新紀錄！南開大學發表最新Nature論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

傳統n-i-p結構 是鈣鈦礦太陽能電池（PSC）中最經典、最廣泛研究的一種器件堆疊順序。其名稱來源于各功能層在光照方向上的排列順序：n 型層通常是電子傳輸層，位于透明導電基底之上；i 型層指本征鈣鈦礦吸光層，是產生光生載流子的核心層；p 型層通常是空穴傳輸層，位于鈣鈦礦層之上 。其 歷史最久、工藝成熟，然而，其穩態效率長期停滯在約 26%，落后于堆疊順序倒置的p-i-n結構。這種性能差距源于絨面電子傳輸層/鈣鈦礦界面持續存在的非輻射復合，但其背后的物理根源尚不清楚。

2026 年 4 月 30 日，南開大學化學院袁明鑒、姜源植，北京理工大學前沿交叉科學研究院徐健作為共同通訊作者，南開大學王迪、李賽賽、丁紫津作為共同第一作者，在國際頂尖學術期刊Nature上發表了題為：Continuously graded-doped SnO2 for efficient n–i–p perovskite solar cells 的研究論文。

該研究 開發了一種連續梯度 n+/n 型摻雜的 SnO? 電子傳輸層，由于構建高效 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池，實現了27.17%的 認證穩態功率轉換效率，刷新了 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池的最高效率紀錄。

在這項最新研究中，研究團隊發現，這些損耗源于埋底界面處的能帶失配與電子積累的協同作用。為應對這一雙重挑戰，研究團隊通過配體競爭結合策略，開發了一種連續梯度 n+/n 型摻雜的 SnO? 電子傳輸層，實現了空間可控的摻雜，從而構建了內建電場。這種梯度結構同時最小化了能帶偏移并加速了電子提取，從而有效抑制了跨界面復合?；诖酥苽涞?n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池，獲得了27.17%的認證穩態功率轉換效率（反向掃描為 27.50%），這是目前報道的 n-i-p 鈣鈦礦太陽能電池的最高效率。

該策略的可擴展性進一步得到驗證：1 cm2 器件實現了 25.79% 的效率，孔徑面積為 16.02 cm2 的鈣鈦礦組件效率達到 23.33%。

總的來說，這項工作為金屬氧化物傳輸層中的能帶工程建立了一個通用范式，突破了傳統鈣鈦礦光伏技術的一個根本性效率瓶頸。

論文鏈接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10587-4