南大教授融资数亿元！建成全球首条大面积全钙钛光伏组件研发线！最近又发表Nature:用于全钙钛...

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（来源：光伏见闻）

全钙钛矿串联太阳能组件的商业化受到传统金基隧穿复合结依赖性的阻碍。具体而言，这种隧穿复合结引入了显著的近红外寄生吸收，并存在界面不稳定性，限制了光电流产生和工作耐久性。在此，我们开发了一种基于表面工程化氧化铟纳米晶的溶液法互连层，具有高光学透明度，其中可控的纳米晶形貌和定制的配体化学实现了平滑的界面接触和有利的能级对齐。关键的是，我们在铅锡钙钛矿前驱体中引入了一种膦酸添加剂，协同改善了与氧化铟复合层的电子接触，从而增强了空穴提取。此外，该添加剂调控钙钛矿结晶以缓解成膜过程中的残余应变，确保了大面积沉积的高质量。这种协调的界面和结晶工程策略同时提高了互连层处的载流子复合效率，改善了载流子提取，并促进了全钙钛矿串联器件的大面积薄膜均匀性。因此，一个65 cm²的全钙钛矿串联太阳能组件经日本电气安全与环境技术实验室认证，实现了26.2%的转换效率，开路电压为2.182 V，填充因子为77.4%，子电池平均短路电流密度为15.6 mA cm⁻²。这标志着向可规模化钙钛矿串联光伏技术迈出了重要一步。

2026年6月15日，相关研究成果以“Nanocrystal-tailored recombination for all-perovskite tandem solar modules”为题发表在Nature上，南京大学谭海仁教授，肖科助理教授和王元元教授为论文共同通讯作者。谭海仁教授创立的‌仁烁光能（苏州）有限公司‌已完成数亿元A轮融资。

全钙钛矿串联太阳能组件代表了一种极具吸引力的下一代光伏技术，在转换效率、成本效益和商业化可扩展性方面提供了卓越的潜力。虽然创纪录的小面积全钙钛矿串联器件已超过30%的效率，但其大面积组件（面积≥20 cm²）仍局限于24.5%，主要原因是短路电流密度不足。这种性能差距很大程度上与常用隧穿复合结架构中的光学和能量损失有关，并且在可规模化沉积过程中，大面积铅锡钙钛矿薄膜的电荷传输限制进一步加剧了这一问题。

先进的全钙钛矿串联太阳能组件通常采用传统的隧穿复合结配置，由超薄金层和位于原子层沉积氧化锡薄膜顶部的PEDOT:PSS层组成。虽然这种结构能够实现高效的载流子复合并抑制横向电导以防止分流，但金属基隧穿复合结在大面积制造中可能引入实际挑战。特别是，在大面积衬底上保持均匀的超薄金属薄膜是困难的，即使微小的不均匀性也会显著增加光学吸收并损害组件效率。此外，贵金属的使用引发了关于可扩展性和制造成本的担忧。同时，虽然PEDOT:PSS空穴传输层提供了深功函数和高电导率，但它引入了显著的寄生吸收损失，并由于其酸性性质而存在化学不稳定性。

为了克服这些限制，各种空穴选择性材料，包括金属氧化物、有机化合物和自组装单分子层，已被探索作为PEDOT:PSS的替代品。然而，同时在效率、稳定性和可重复性方面实现改进仍然具有挑战性。例如，咔唑基自组装单分子层具有低寄生吸收和良好的空穴选择性，但其与铅锡钙钛矿的能级对齐不良限制了电荷提取。最近的研究表明，自组装单分子层分子可以直接引入钙钛矿前驱体中，在薄膜加工过程中它们自组装到衬底上。然而，这种方法可能引入竞争性相互作用，因为自组装单分子层分子要么锚定到衬底上，要么与钙钛矿体配位，导致空穴传输不足并影响钙钛矿配方的结晶动力学。此外，铅锡钙钛矿固有的自p型掺杂源于Sn²⁺氧化和Sn空位，通过引入表面陷阱加剧了能量无序，阻碍了电荷提取并加剧了非辐射复合。这些电荷传输挑战在大面积制造中变得更加突出。气体辅助刮涂经常导致自组装单分子层覆盖不均匀，并引发铅锡钙钛矿的不均匀结晶。由此产生的晶格应变和缺陷形成降低了电荷传输和器件均匀性。虽然分子添加剂可以调节钙钛矿结晶动力学并部分缓解应变，但其绝缘性质会损害电荷迁移率。因此，实现具有最小化缺陷、增强电荷传输和稳定互连的均匀铅锡钙钛矿薄膜，对于可规模化的全钙钛矿串联太阳能组件仍然是一个关键要求。

在此，我们通过隧穿复合结和钙钛矿界面的协同设计来解决这些耦合挑战。我们引入了一种基于表面工程化氧化铟纳米晶的全溶液法隧穿复合结，其纳米尺度形貌和能级可通过配体化学系统调控。这种基于纳米晶的结结合了高光学透明度与高效载流子复合，同时避免了与传统金属基隧穿复合结相关的吸收损失、不稳定性和制造限制。为了确保与氧化铟纳米晶的有利能带匹配，我们在铅锡钙钛矿前驱体中加入了基于膦酸的空穴选择性材料。这种添加剂通过配位增强了空穴传输并减少了缺陷，同时其介导的结晶控制通过缓解残余应变和在大面积上保持均匀的钙钛矿薄膜质量，进一步实现了可规模化沉积。通过这种协同的界面和结晶工程策略，我们成功制造了孔径面积为65 cm²的全钙钛矿串联太阳能组件，实验室测量的转换效率为26.6%（经日本电气安全与环境技术实验室独立认证为26.2%）。