上海
编辑丨王多鱼
排版丨水成文
钙钛矿太阳能电池（Perovskite Solar Cell，PSC）因其高效率、低成本以及可溶液加工等优势，被广泛认为是下一代光伏技术的核心方向。在钙钛矿太阳能电池（PSC）中被广泛应用的有机自组装分子（Self-assembled Molecule，SAM）应展现出更优的性能，以助力钙钛矿光伏技术的持续进步。
2025 年 6 月 26 日，中国科学院长春应用化学研究所联合隆基绿能等研究团队，在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Stable and uniform self-assembled organic diradical molecules for perovskite photovoltaics 的研究论文。
该研究在新型有机自组装分子设计及其在钙钛矿太阳能电池中的应用研究中取得重大突破，首次开发出一种具有双自由基特性的高效、稳定且分散性优异的自组装分子材料，显著提升了钙钛矿太阳能电池的光电转换效率、运行稳定性和大面积加工均匀性。
在这项新研究中，研究团队通过给受体共轭设计策略，成功设计了双自由基自组装单分子层，以促进空穴在单分子层中的传输。
该研究设计的这种双自由基自组装单分子层表现出高光热和电化学稳定性，以及由于分子空间位阻设计而得到改善的组装均匀性和大面积溶液加工性。采用先进的扫描电化学池显微镜-薄层循环伏安法技术，研究团队精确测定了自组装单分子层的载流子转移速率、稳定性及组装特性。
钙钛矿微模组
最终，基于上述新材料的钙钛矿太阳能电池，小面积器件实现了 26.3% 的光电转换效率，微组件（10.05平方厘米）的效率达到了23.6%，钙钛矿-晶硅叠层电池（1平方厘米）的效率突破了34.2%，这些数据获得了美国国家可再生能源实验室（NREL）的认证，达到了世界顶尖水平。
同时，该研究中所开发材料及器件表现出优异的稳定性，在 45°C 下运行 2000 小时后几乎无性能衰减，钙钛矿太阳能电池（PSC）保持率仍高于 97%，远超传统材料及器件。
这项研究不仅为解决钙钛矿太阳能电池中传输材料的导电性、稳定性和大面积加工难题提供了全新分子设计范式，还通过原创表征技术建立了分子组装态性能的精准评价体系，为下一代高效稳定钙钛矿光伏组件的产业化注入核心驱动力。
中国科学院长春应用化学研究所秦川江研究员、王利祥研究员、周敏研究员、张德重助理研究员及隆基绿能何博、李振国为论文共同通讯作者，中国科学院长春应用化学研究所吴文平、高晗、隆基绿能贾凌波、华南理工大学李远为论文共同第一作者。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adv4551
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