过去十年间，商用硅基太阳能电池效率显著提升，从2015年约15%跃升至2025年的近25%。而如今，中国科研团队的一项新突破，为太阳能电池效率的进一步提升开辟了新路径。

为突破传统效率极限，研究人员将目光从纯硅基设计转向在传统硅太阳能电池上叠加钙钛矿自组装单层膜的串联设计。尽管这一设计潜力巨大，但精确控制自组装单层膜(SAM)材料的厚度和取向始终是难题。

近日，一组中国研究人员在《自然》杂志上发表新论文，详细阐述了他们控制自组装单层(SAM)材料特性的创新方法。凭借此方法，团队在硅钙钛矿串联太阳能电池设计中实现了34.58%的能量转换效率，这一成果堪称重大突破。

该创新基于一项关键技术——让钙钛矿分子在透明氧化物层上自组装。团队开发的名为HTL201的自组装模块(SAM)设计优势明显：低寄生吸收特性使得更多光子能够用于产生能量，同时具备快速提取能力。在实际操作中，该过程能在透明导电氧化物层上形成更致密、均匀的单分子层，进而增强HTL201与钙钛矿薄膜之间的相互作用。

在标准照明条件下对一平方厘米样本的测试中，采用新设计的太阳能电池功率转换效率高达34.58%。钙钛矿基材料在此次研发中表现亮眼，其吸收阳光的能力极强，尤其在蓝光和绿光波长下，性能优于硅材料，且生产成本相对较低。

不过，目前这项研究仍处于实验室阶段。研究人员尚未探索扩大工艺规模的方法，测试也未考虑湿度和温度等实际环境因素，而热量对硅基太阳能电池效率的限制是众所周知的。

尽管如此，随着更高效、更稳定的钙钛矿/硅TSC(串联太阳能电池)不断发展，这一创新方法仍具有巨大潜力。它有望降低太阳能成本，加速可再生能源替代品的广泛应用。研究人员在论文中信心满满地表示：“我们的研究为开发新型SAM材料和进一步提高硅钙钛矿串联效率提供了关键的技术解决方案。”这一成果无疑为全球绿色能源制造领域注入了新的活力，推动行业向更高效率、更低成本的方向迈进。

更多信息： Lingbo Jia 等人，《高效的钙钛矿/硅串联材料及其不对称自组装分子》，《自然》(2025)。