新国立侯毅Nature：26.7%效率新纪录！钙钛矿-有机串联电池突破近红外瓶颈，稳定性再升级

钙钛矿和有机半导体材料的宽带隙可调性为钙钛矿-有机串联太阳能电池的开发提供了理论上的高效潜力。然而，目前报道的钙钛矿-有机串联太阳能电池的认证效率仍低于单结钙钛矿太阳能电池，主要原因是窄带隙有机子电池的近红外光电流不足。

本研究新加坡国立大学侯毅等人设计并合成了一种不对称非富勒烯受体（NFA）P2EH-1V，通过单侧共轭π桥将其光学带隙降至1.27 eV，同时保持了理想的激子解离和纳米形貌。瞬态吸收光谱证实了P2EH-1V向给体PM6的高效空穴转移。基于P2EH-1V的器件在保持电荷生成效率的同时，将非辐射电压损失降至0.20 eV。有机底电池实现了17.9%的效率，短路电流密度（Jsc）高达28.60 mA cm⁻²。

此外，通过最小化界面复合损失，钙钛矿顶电池实现了1.37 V的开路电压（Voc）和85.5%的填充因子（FF）。这些进展使得钙钛矿-有机串联太阳能电池在大于1 cm²的孔径面积上实现了26.7%的创纪录效率（认证效率26.4%）。

研究亮点

1. 新型非富勒烯受体设计：通过不对称π桥扩展设计出窄带隙（1.27 eV）非富勒烯受体P2EH-1V，显著提升近红外光吸收，同时保持高效激子解离能力。

2. 高效串联电池性能：钙钛矿-有机串联太阳能电池效率突破26.7%（认证26.4%），Voc达2.14 V，Jsc为15.37 mA cm⁻²，FF为83.7%，创下该领域新纪录。

3. 界面优化与稳定性提升：采用新型自组装单层材料Br-Ph-4PACz优化钙钛矿顶电池界面，减少非辐射复合，器件在85%湿度下MPP追踪稳定性达783小时（T80）。

Jia, Z., Guo, X., Yin, X. et al. Efficient near-infrared harvesting in perovskite–organic tandem solar cells. Nature (2025).

https://doi.org/10.1038/s41586-025-09181-x

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