全钙钛矿叠层光伏技术有望突破单结太阳能电池的效率极限，但宽、窄带隙钙钛矿子电池埋底界面处的结构缺陷和化学反应严重制约了叠层电池性能。此外，目前高效率单结锡铅（Sn-Pb）钙钛矿太阳能电池（PSCs）和全钙钛矿叠层电池的成功制备很大程度上依赖于使用酸性聚3,4-乙烯二氧噻吩:聚苯乙烯磺酸盐（PEDOT:PSS）作为空穴传输层（HTL）。然而，PEDOT:PSS在光热应力下不可避免地会在薄膜埋底界面处诱发不良氧化反应，从而加速界面退化和薄膜分解。另一方面，Sn-Pb钙钛矿的快速结晶行为和PEDOT:PSS的空间异质性可能会导致薄膜埋底界面处产生高密度的纳米孔洞和结构缺陷，这不仅阻碍了空穴的提取，而且还将触发多种钙钛矿降解机制。尽管多个研究小组已经尝试将聚[双(4-苯基)(2,4,6-三甲基苯基)胺]（PTAA）、氧化镍（NiO_x）以及自组装单分子层（SAM）等作为Sn-Pb PSCs的HTLs，以试图增强薄膜埋底界面稳定性，但器件的光伏性能和重复性仍不能与PEDOT:PSS相媲美。由此可见，需要针对PEDOT:PSS/Sn-Pb钙钛矿界面进行系统优化以抑制不良界面反应，实现高质量钙钛矿薄膜沉积。

针对上述问题，华中科技大学武汉光电国家研究中心陈炜、刘宗豪团队开发了一种Sn-Pb钙钛矿薄膜埋底界面重构策略。将巯基功能化的介孔二氧化硅纳米颗粒（MSN-SH）作为酸性PEDOT:PSS基底的上层支架以促进Sn-Pb钙钛矿晶体均匀成核并消除底界面处的纳米孔洞和非晶相，从而改善了PEDOT:PSS/钙钛矿界面机械韧性。而且，MSN-SH颗粒表面丰富的巯基基团与钙钛矿组分形成了较强的相互作用，增加了空位缺陷形成能和离子迁移势垒，并有效抑制了在光热应力下PEDOT:PSS诱导的不良界面氧化反应。结果表明，该策略显著提升了Sn-Pb PSCs器件性能。此外，MSN-SH重构策略同样有利于高质量宽带隙钙钛矿薄膜的沉积和底界面处非辐射复合的有效抑制。结合优化后的宽、窄带隙钙钛矿子电池，制备出最佳效率为29.63%的双结全钙钛矿叠层器件（J-V认证效率为29.50%，稳态认证效率为28.70%）。更为重要的是，该策略在可拓展制造方面具有良好的应用潜力，在孔径面积为11.3 cm²的微型叠层模组上实现了24.74%的最佳效率。此外，优化后的叠层器件表现出增强的光、热稳定性，在空气环境中最大功率点跟踪下连续运行445小时和85 °C热老化150小时后分别保持了约90%和83%的初始效率。上述器件的效率与稳定性参数均达到了国际先进水平。

图1：MSN-SH增强PEDOT:PSS/Sn-Pb钙钛矿界面接触，改善薄膜结晶质量

图2：MSN-SH增强PEDOT:PSS/Sn-Pb钙钛矿界面光、热稳定性

图3：MSN-SH增强Sn-Pb PSCs光伏性能和稳定性

该论文近期以 Mercapto-functionalized Scaffold Improves Perovskite Buried Interfaces for Tandem Photovoltaics 为题发表在《自然∙通讯》上。华中科技大学王佳楠博士、朱贺博士、刘三万博士、牛津大学胡帅锋博后、武汉理工大学张忠勇博士为论文的共同第一作者，华中科技大学陈炜教授、刘宗豪副教授、牛津大学Henry J. Snaith教授为共同通讯作者，华中科技大学为第一通讯单位。该研究工作得到了光谷实验室创新计划、科技部国家重点研发计划项目、国家自然科学基金、华中科技大学自主创新研究基金、湖北省自然科学基金等项目资助。陈炜、刘宗豪团队致力于反式钙钛矿太阳能电池的基础应用研究。近期最新的反式电池高效率和高稳定性论文也陆续发表在Nature Energy（Nature Energy, 2023, 8, 839，第一单位）、Science（Science, 2023, 380, 404,合作单位）、Nature Communications（Nature Communications, 2023, 14, 6120,第一单位）和Nature（Nature, 2024, 632, 536-542,第一单位）。鉴于反式单结电池能够很好地兼容叠层电池，团队也将单结钙钛矿电池研究方法与策略拓展至全钙钛矿叠层太阳能电池研究，并取得了丰富的研究成果。逐步发展了宽带隙钙钛矿相偏析抑制方法（Nano Energy, 2024, 128, 109984; Small Methods, 2024, 2400067），Sn-Pb钙钛矿Sn²⁺离子氧化抑制策略（Nano Energy, 2023, 118, 108937），Sn-Pb钙钛矿双分子结晶调控策略（Advanced Energy Materials, 2024, 2402171），Sn-Pb钙钛矿表面化学抛光和钝化策略（Nature Communications, 2024, 15, 7335），宽带隙钙钛矿埋底界面SAMs共吸附策略（Nature Communications, 2025,16, 3029），Sn-Pb钙钛矿埋底界面重构策略（Nature Communications, 2025,16, 4917）。