近日，一种能够同时提高串联太阳能电池效率和耐久性的新型薄膜材料被成功开发。该研究由蔚山国立科学技术大学(UNIST)化学系BongSoo Kim教授领衔，与UNIST碳中和研究生院的Jin Young Kim教授和Dong Suk Kim教授合作完成，相关成果发表于《先进能源材料》杂志。

叠层太阳能电池作为一种先进的光伏装置，通过堆叠两种不同类型的电池，可吸收更宽的太阳光光谱，进而提升整体能量转换效率。其中，钙钛矿和有机材料的组合在生产适用于可穿戴设备和建筑一体化光伏系统的薄型柔性太阳能电池板方面极具潜力，被视为下一代能源解决方案。

研究团队通过混合两种自组装分子，成功开发出空穴传输层(HTL)，实现了创纪录的2.216 V开路电压(VOC)和24.73%的功率转换效率(PCE)。VOC是反映电池在无电流流动时所能产生的最大电压的关键指标，对器件性能有着重要意义。这一效率水平达到全球钙钛矿 - 有机叠层太阳能电池的最高纪录之一。

不仅如此，该器件在长时间暴露于65°C高温和持续光照的环境下，仍能保持初始效率的80%以上，彰显出卓越的长期稳定性。

新开发的HTL经过精心设计，其能级与钙钛矿活性层对齐，能够选择性地提取空穴并阻挡电子，有效减少电荷复合损失。高效的电荷提取至关重要，因为在光吸收后，电子和空穴必须到达各自的电极才能产生电流，而能级错位会导致电荷损失并降低效率。

此外，由于自组装分子36ICzC4PA和36MeOCzC4PA的取代基与钙钛矿层内的金属离子之间形成强化学键，这种空穴传输层减少了阻碍电荷传输的界面缺陷，并稳定了晶体结构。这些分子的自组装特性确保了在大面积上形成均匀、超薄的涂层，简化了制造工艺，为商业化规模生产创造了条件。

BongSoo Kim教授评论道：“通过开发一种自组装空穴传输层，改善电荷提取、界面稳定性和结构耐久性，我们在提高串联太阳能电池性能方面取得了重大进展。这一发展让我们更接近实现用于实际应用的薄、灵活、高效的下一代太阳能电池板。”

更多信息：Jung Geon Son 等，通过多功能空穴选择层实现钙钛矿/有机串联太阳能电池开路电压超过 2.2 V，《先进能源材料》(2025)。