蔚山国立科学技术院（UNIST）的研究团队在《能源与环境科学》杂志上发表了一项关于钙钛矿/有机串联太阳能电池（POTSCs）界面工程的新研究。该研究通过分子界面调控，显著提升了太阳能电池的性能和耐久性，为高效太阳能设备及绿色氢能生产提供了新思路。
钙钛矿/有机串联太阳能电池是一种结合多种光吸收材料的光伏技术，但透明电极与钙钛矿层间界面不稳定性常影响其长期可靠性。由碳中和研究生院的金镇永教授、金东硕教授和能源与化学工程学院的申承宰教授领导的团队，开发了一种化学方法稳定这一关键界面。他们聚焦于名为2PACz的自组装单分子层（SAM），该层有助于太阳能电池中的空穴提取过程。
研究团队引入碳酸钾（K₂CO₃），诱导2PACz分子进行受控去质子化，即从其膦酸基团中部分去除氢离子。这一过程产生单去质子和双去质子物种的混合物（称为2PACz-K），它们获得负电荷并与氧化铟锡（ITO）电极形成更牢固、更稳定的键合。增强的键合使界面更能抵抗制造过程中使用的溶剂，从而保持了均匀性和稳定性。
采用这种化学定制界面制造的太阳能电池表现出优异的性能：实现了25.1%的功率转换效率和2.23 V的开路电压。在模拟阳光下连续运行220小时后，这些电池仍保留了超过80%的初始效率，显示出操作稳定性的显著提升。团队还将此界面工程方法应用于光电化学（PEC）电池设计，用于水分解。由此产生的串联PEC设备展现出2.16 V的高光电压，并在无需外部偏压的情况下实现了7.7%的太阳能到氢气转换效率，这标志着向实用化太阳能驱动氢气生产迈出了关键一步。
金镇永教授表示：“在分子水平上控制界面的化学状态使我们能够显著提高太阳能设备的效率和长期稳定性。这一策略为开发将阳光直接转化为电力和氢气的集成系统提供了有前景的途径，支持可持续能源的未来。”这项研究通过分子界面调控技术，不仅提升了太阳能电池效率，还推动了绿色能源领域的发展。
出版详情：作者：JooHyeon Heo, Ulsan National Institute of Science and Technology；标题：《Molecular interface tuning lifts tandem solar cell efficiency to 25.1%》；发表于：《Energy & Environmental Science》(2026)；期刊信息：《Energy & Environmental Science》。
