当我们谈论清洁能源，太阳能绝对是 “明星选手”。但如何让太阳能电池既高效又稳定，一直是科学家们努力攻克的难题。

8月4日，深圳理工大学白杨教授联合复旦大学褚君浩院士团队在Nature Communications期刊上发表研究成果，成功开发出超稳定、高效率宽带隙钙钛矿太阳能电池，并基于该成果构建出性能优良的全钙钛矿叠层器件。

这款全钙钛矿叠层器件的光电转换效率达28.44%，其中经广东省计量研究院认证的效率为27.92%。此项研究不仅充分展现了深圳理工大学在新能源材料领域的创新实力，更为解决宽带隙钙钛矿材料稳定性与效率难以兼顾的难题提供了全新思路，同时为下一代超高效、低成本太阳能发电技术奠定了关键的材料基础。

“分子工程师”出手：

醚环超分子稳住钙钛矿

Part.1

要说当前太阳能电池领域的“潜力股”，钙钛矿材料绝对榜上有名。它成本低、光电转换能力强，被认为是下一代太阳能技术的核心材料。

但这次研究聚焦的Cs₀.₃FA₀.₆DMA₀.₁Pb(I₀.₇Br₀.₃)₃宽带隙钙钛矿（1.77 eV带隙），却有个让人头疼的“小毛病”：天生不太稳定。该材料天生具备高效光电转换的潜力，但它的晶体结构里，离子容易“乱跑”，形成空位缺陷；在光照下，还容易发生“卤化物相分离”—— 就像混合好的颜料突然分家，直接影响发电效率，甚至失去实用价值。

怎么让钙钛矿既高效又稳定？团队想出了一个创新策略，给它请一位“分子工程师”—— 醚环超分子（冠醚），它能通过精确调控卤化物与单价阳离子及铅离子的配位作用，实现对结晶动力学的有效调控，使晶体结构更稳固。同时，光照下的卤化物相分离也被有效抑制，能量就能高效转化为稳定的电能输出了。

性能有多强？数据说话！

Part.2

基于这种超分子工程策略制备的宽带隙钙钛矿太阳能电池展现出优异性能：

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出色的光电转换效率：基于这种技术的单结宽带隙器件，光电转换效率达到21.01%，在同类研究中处于前沿水平；

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优异的工作稳定性：在最大功率点跟踪测试中，连续运行1000小时后，电池效率还能保持初始值的95%—— 这意味着它能长期稳定工作，不用频繁更换；

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叠层器件高效率：基于该技术构建的两端全钙钛矿叠层太阳能电池获得了28.44%的光电转换效率（认证效率27.92%）

广东省计量研究院认证光电转换效率达到了27.92%

为什么这项技术这么牛？

Part.3

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精准调控：通过冠醚分子与钙钛矿前驱体的“默契配合”，实现对结晶过程的精确调控；

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多重稳定机制：一次性解决了热稳定性、光稳定性和相稳定性等多个问题，相当于给电池加了“多重保险”；

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产业化潜力：制备工艺简单，易于规模化生产 —— 这意味着未来它有望走出实验室，真正走进我们的生活。

未来，太阳能会这样改变生活

Part.4

这项研究不止是实验室里的突破，更有可能改变我们的能源格局，开启超高效太阳能发电新时代！

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发电站更高效：大规模太阳能电站用上它，发电成本会更低，清洁能源将更具竞争力；

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屋顶光伏更实用：为分布式光伏系统（如屋顶太阳能）提供高性能、长寿命的发电模块；

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充电更方便：为新能源汽车、便携式电子设备等提供轻量化、高效率的太阳能充电解决方案；

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优异的工作稳定性：在最大功率点跟踪测试中，连续运行1000小时后，电池效率还能保持初始值的95%—— 这意味着它能长期稳定工作，不用频繁更换；

随着技术不断优化和产业化，它或许会成为全球应对气候变化、实现 “碳中和” 目标的重要帮手。

深圳理工新能源材料研究成果彰显硬实力

Part.5

作为一所新型研究型大学，深圳理工大学在新能源材料领域展现出强劲的发展势头。白杨教授团队在钙钛矿太阳能电池技术方面具有深厚的研究基础和丰富的创新经验，此次突破性的成果，进一步巩固了深圳理工大学在该领域的领先地位。

值得关注的是，深圳理工大学与中国科学技术大学联合培养的硕士生金明镜，作为共同第一作者参与了此项研究。该成果不仅是学术研究的重要进展，也体现了深圳理工大学在服务国家战略需求、持续推动科技创新道路上的坚定探索与不懈努力。

深圳理工大学白杨教授和复旦大学张鸿教授、莫晓亮教授为该论文的共同通讯作者；复旦大学Xinxin Lian和深圳理工大学Mingjing Jin为论文的共同第一作者。

论文链接： https://www.nature.com/articles/s41467-025-62391-9#author-information

来源：材料科学与能源工程学院

文字：白杨课题组

责编：龚琬淇

审校：孟倩宇、韦冠宇、王之康

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