前言

北京时间 2026 年 4 月 30 日，国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）在线发表了南开大学与北京理工大学的联合研究成果。南开大学化学学院袁明鉴教授、姜源植特聘研究员团队，联合北京理工大学徐健研究员团队，首次破解正式结构钙钛矿太阳能电池的效率瓶颈，研发出连续梯度掺杂 SnO₂电子传输层，将器件稳态光电转换效率提升至27.17%，创下正式结构钙钛矿光伏器件的全球最高效率纪录。

钙钛矿太阳能电池因兼具高效率与可规模化制备潜力，被视作下一代光伏技术的核心方向。但长期以来，正式结构钙钛矿器件的光电转换效率始终停滞在 26% 左右，成为行业难以突破的瓶颈。

图1.成果刊登于《自然》期刊的网站截图

技术突破

研究团队从器件物理与载流子动力学入手，首次揭开了这一难题的核心机理：在纹理基底上，氧化锡（SnO₂）电子传输层与钙钛矿埋底界面存在能带失配+电子累积的协同问题，直接加剧非辐射复合损失，导致器件性能无法提升。

针对这一核心痛点，团队深入解析了化学浴沉积制备SnO₂的生长机制，建立了配体化学、氧空位含量与薄膜能带结构的关联规律，并创新性提出配体竞争性结合调控策略，成功构筑出 n⁺/n 连续梯度掺杂的 SnO₂电子传输层。

该新型传输层从与钙钛矿接触的界面开始，掺杂浓度由轻掺杂平滑过渡到重掺杂，同步解决了能带失配与界面电子累积两大难题，将非辐射复合损失降至极低水平。

经国际权威机构认证，搭载该技术的钙钛矿太阳能电池实现27.17%的稳态光电转换效率、27.50%的反向扫描效率，开路电压损失仅 295 毫伏，充分证明非辐射复合被根本性抑制。同时，5×5cm²模组效率达23.33%，具备极强的规模化生产潜力。

图2.连续梯度掺杂SnO₂电子传输层，实现高效率钙钛矿太阳能电池

结语

此次研究不仅从机理层面扫清了正式结构钙钛矿器件的性能障碍，还为金属氧化物电子传输层的理性设计提供了普适新路径，有望加速高稳定性、可量产的钙钛矿光伏组件落地，为下一代光伏技术发展注入核心动力。

该研究以南开大学为第一完成单位，南开大学化学学院博士研究生王迪、李赛赛、丁紫津为论文共同第一作者，袁明鉴、姜源植、徐健为通讯作者，研究工作得到多项国家级科研项目与重点实验室平台的支持。

（来源参考：人民日报）