中国科学院突破钙钛矿电池关键技术：青岛能源所开发氧化锡纳米材料实现 2D/3D 钙钛矿可控生长，光电转换效率超 26%

2 月 8 日消息，有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，其效率已接近晶硅太阳能电池，引起了学术界和工业界的广泛关注。

影响钙钛矿太阳能电池光伏性能与稳定性的主要限制因素在于界面处存在大量缺陷。尽管在界面处引入二维（2D）钙钛矿材料能有效缓解界面缺陷、抑制非辐射复合，同时增强疏水性与热稳定性。然而，在三维（3D）钙钛矿层的上表面实现该结构较为简单，但构建埋底界面的 2D/3D 结构却困难得多。这是因为形成 2D 钙钛矿的配体在后续上层薄膜沉积过程中极易溶解于 N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和二甲基亚砜（DMSO）等极性溶剂中。

针对这一难题，中国科学院青岛能源所钙钛矿组件技术研究组基于其在无机氧化物宽带隙半导体材料及器件研究的长期积累，通过配体分子表面调控，开发了一种调控氧化锡纳米颗粒表面配体作用力以界面处自发释放胺类配体形成 2D/3D 异质结的策略。

研究团队依次将巯基乙酸（TGA）和油胺（OAm）接枝到二氧化锡纳米颗粒表面（SnO2–TGA–OAm），TGA 与 OAm 之间的强化学键确保了仅在钙钛矿薄膜的热退火过程中发生与 FAI 的阳离子交换，从而在钙钛矿薄膜底部界面处自发形成 2D/3D 钙钛矿结构。

这种位置可控的 2D/3D 结构加速了钙钛矿相的形成，显著提升钙钛矿薄膜的结晶质量，使薄膜底层界面的缺陷浓度降低十倍以上。对应的钙钛矿太阳能电池展现出卓越的光电转换效率：26.19%（0.09 cm²）、23.44%（孔径面积 21.54 cm²，认证效率为 22.68%）及 22.22%（孔径面积 64.80 cm²）。

该工作由青岛能源所主导，联合西北工业大学、阿卜杜拉国王科技大学、青岛科技大学等 6 家国内外机构共同完成。相关成果已于 2 月 6 日发表在《自然 · 能源》上，附论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41560-026-01980-4