维度网讯，香港理工大学（PolyU）研究团队开发出一种新型钙钛矿-有机叠层太阳能电池，在部分区域被遮挡时仍能保持稳定的工作性能。该成果发表在《自然·材料》（Nature Materials）期刊上。

研究显示，这种薄膜太阳能电池在承受高达负40伏的反向偏压后，仍能保持超过90%的原始效率。通常，这种反向偏压会损害标准薄膜太阳能电池。当树木、云层、建筑物或鸟类遮挡阳光时，太阳能电池板可能经历反向偏压应力，这种负电压会降低电能输出并可能对薄膜太阳能电池造成永久性损伤。理工团队表示，新设计对这种问题的抵抗能力更强，使该技术更贴近实际应用。

薄膜太阳能技术如碲化镉、铜铟镓硒、钙钛矿和有机太阳能电池，因轻便、灵活和制造成本低而广受欢迎。但当电池板部分被遮挡时，被遮挡的电池会产生负电压，对材料施加应力。这些太阳能电池同时携带电子和离子，长时间处于反向偏压状态会降低性能并最终导致损坏。团队发现，损伤来自称为深陷阱态（deep trap states）的缺陷，这些缺陷存在于产生电力的层——体异质结（bulk heterojunction）中。这些缺陷捕获电荷，降低了效率，并在反向偏压运行期间更有可能导致永久性损坏。

为解决这一问题，研究人员抑制了太阳能电池给体-受体混合区中的孤立受体团簇（isolated acceptor clusters），减少了深陷阱态的数量，使器件更加耐用。新型有机太阳能电池可以承受超过负35伏的击穿电压，为有机太阳能电池的稳定性和效率设立了新标准。

研究还表明，改进后的有机太阳能电池可以保护n-i-p无机钙钛矿-有机叠层太阳能电池中的钙钛矿层，通过阻止反向隧穿（reverse tunneling）来防止遮荫期间的器件损害。即使在承受负40伏电压后，叠层太阳能电池仍保持超过90%的原始效率。这些器件在负20伏电压下运行12小时后，保持了90%的初始效率；在负4.5伏电压下工作2000小时（约83天）后，保持了97%的效率。研究人员表示，这些结果优于当前薄膜太阳能技术所能达到的水平。

香港理工大学电机及电子工程学系能源转换技术讲座教授李刚（Professor Li Gang）表示，团队在有机太阳能电池和钙钛矿-有机叠层太阳能电池在具有挑战性的反向偏压条件下的稳定性方面取得了重要进展，为理解器件操作和耐久性做出了突破性贡献。这项新工作建立在团队先前于2025年发表在《自然·能源》（Nature Energy）上的研究基础之上。在那项研究中，他们开发了n-i-p无机钙钛矿-有机叠层太阳能电池，功率转换效率达25.9%，并通过底部接触调制独立认证为25.1%。在这项新研究中，叠层太阳能电池的功率转换效率超过26%，并对反向偏压应力具有更强的抵抗力，使该技术更接近用于实际太阳能组件。