在绿色能源领域，新加坡国立大学(NUS)的科学家们取得了一项重大突破。由侯毅助理教授领导的团队，成功展示了一种钙钛矿 - 有机叠层太阳能电池，该电池在1平方厘米有效面积上的能量转换效率高达26.4%，创下世界纪录，成为同类器件中性能之最。这一成果于2025年6月25日发表在《自然》杂志上。

此次突破得益于新设计的窄带隙有机吸收层。长期以来，近红外光子收集能力一直是薄膜叠层太阳能电池的发展瓶颈，而新设计的吸收层显著增强了这一能力，为提高电池效率奠定了基础。侯毅助理教授是新加坡国立大学设计与工程学院化学与生物分子工程系的校长青年教授，同时领导着新加坡国立大学太阳能研究所(SERIS)的钙钛矿基多结太阳能电池小组，在他的带领下团队实现了这一里程碑。

钙钛矿和有机半导体具备可广泛调节的带隙，这使得串联电池能够达到极高的理论效率。侯助理教授介绍，由于钙钛矿 - 有机串联太阳能电池重量轻、外形灵活，非常适合直接为无人机、可穿戴电子设备、智能织物以及其他支持人工智能的设备供电。然而，此前因缺乏高效的近红外薄膜吸收器，钙钛矿有机串联电池的发展落后于其他设计。

为克服这一挑战，研究团队开发了一种具有扩展共轭结构的非对称有机受体。这种设计使其能够深入近红外区域吸收光线，同时保持足够的驱动力以实现高效的电荷分离，并促进有序的分子堆积。超快光谱和器件物理分析证实，该设计能够以最小的能量损失实现高自由载流子收集率。基于有机子电池的优异性能，研究人员将其堆叠在高效钙钛矿顶电池下方，并通过基于透明导电氧化物(TCO)的互连器将两层连接起来。最终，新设计的串联电池在0.05平方厘米样品上实现了27.5%的光电转换效率，在1平方厘米器件上实现了26.7%的光电转换效率，其中26.4%的效率已获得独立认证，在同等尺寸的钙钛矿 - 有机电池、钙钛矿 - CIGS电池和单结钙钛矿电池中处于领先地位。

侯助理教授指出，这些柔性薄膜的效率有望超过30%，非常适合卷对卷生产，并且可以无缝集成到曲面或织物基材上。例如，自供电的健康贴片可以利用阳光来运行机载传感器，智能纺织品无需笨重的电池即可监测生物特征。在下一阶段的研究中，新加坡国立大学团队将专注于提高电池在现实世界的运行稳定性，并推进中试生产线的生产，这是将灵活、高性能的太阳能技术推向市场的关键步骤。这一研究成果为绿色能源的发展注入了新的活力，有望推动太阳能技术在更多领域的广泛应用。

更多信息： Zhenrong Jia 等，《钙钛矿-有机串联太阳能电池中的高效近红外收集》，《自然》(2025)。