2026年5月13日，华中科技大学武汉光电国家研究中心陈炜-刘宗豪团队在《焦耳》（Joule）期刊上发表了题为 Stabilising interconnecting layers for all-perovskite tandem photovoltaics 的研究论文。

由宽带隙和窄带隙钙钛矿子电池与互连层构成的全钙钛矿叠层太阳能电池，有望突破单结太阳能电池的效率极限。目前，全钙钛矿双结叠层电池的光电转换效率已超过30%，但其在高温和持续光照条件下的稳定性远落后于效率的突破。研究指出，问题核心在于长期被忽视的互连层。在主流高效率器件结构中，连接底部窄带隙锡铅钙钛矿吸光层的互连层通常由电子传输层（C₆₀）、原子层沉积氧化锡、约1纳米厚的超薄金层以及空穴传输层（聚3,4-乙烯二氧噻吩-聚苯乙烯磺酸盐，PEDOT:PSS）构成。然而，PEDOT:PSS存在明显的寄生吸收效应，其酸性与吸湿特性会在工作环境下引发有害界面化学反应，导致锡铅钙钛矿材料严重降解。此外，超薄金层不仅会产生寄生吸收，削弱底层锡铅钙钛矿子电池的光电流，还会在高温下向钙钛矿层迁移，进一步加速器件失效。

针对上述问题，陈炜-刘宗豪团队采用经共轭聚电解质修饰的联噻吩-三苯胺小分子（TPA-PFN）替代PEDOT:PSS，作为锡铅钙钛矿子电池的空穴传输层，展现出优异的空穴提取能力与界面稳定性。同时，团队采用5纳米厚溅射沉积的铟掺杂氧化锌（IZO）替代金复合结，彻底消除了金属扩散问题，并最大限度降低了寄生吸收损耗。基于无甲胺（MA）阳离子和含MA阳离子的锡铅钙钛矿子电池所制备的双结叠层电池，经认证的光电转换效率分别达到29.80%和30.19%。此外，1平方厘米器件与11.3平方厘米微型模组的光电转换效率分别可达28.7%和25.0%。封装后的叠层电池在高温下展现出良好的工作稳定性。该研究为锡铅钙钛矿子电池摆脱对PEDOT:PSS材料的依赖、开发高可靠性全钙钛矿叠层光伏器件提供了切实可行的技术路径。

图1：TPA-PFN用于单结锡铅钙钛矿太阳能电池的空穴传输层

图2：锡铅钙钛矿太阳能电池的埋底界面稳定性分析

图3：透明导电氧化物替代超薄金作为全钙钛矿叠层器件中的复合结

图4：全钙钛矿叠层器件的光伏性能

华中科技大学是该论文的第一完成单位。华中科技大学王佳楠博士、李玉恒博士、朱贺博士、任福梦博士和牛津大学胡帅峰博士后为论文的共同第一作者，华中科技大学陈炜教授、刘宗豪研究员、牛津大学Henry J. Snaith教授和台州学院李公强教授为共同通讯作者。

该研究工作得到了中国科技部国家重点研发计划、国家自然科学基金、光谷实验室创新项目、湖北省自然科学基金、华中科技大学基础研究支持计划、新能源电力系统国家重点实验室开放课题、浙江省自然科学基金、广东省自然科学基金和英国工程与物理科学研究委员会等项目的支持。

陈炜、刘宗豪团队长期致力于钙钛矿太阳能电池的基础与应用研究，在大面积、高效率、高稳定反式钙钛矿太阳能电池及模组和全钙钛矿叠层太阳能电池研究方面积累了丰富的研究成果。团队早期曾在《科学》和《自然·能源》发表论文，后续围绕稳定性提升与大面积模组制造等关键问题开展系统性研究。近期，团队在反式电池高效率研究方面连续取得突破，相关成果陆续发表于《科学》《自然》《自然·材料》及《自然·能源》；在全钙钛矿叠层太阳能电池方面亦成果频出，多篇论文发表于《自然·通讯》和《焦耳》。