刷新纪录！南开大学发表最新Nature论文

发布时间：2026-05-01来源：生物世界

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

传统 n-i-p 结构是钙钛矿太阳能电池（PSC）中最经典、最广泛研究的一种器件堆叠顺序。其名称来源于各功能层在光照方向上的排列顺序：n 型层通常是电子传输层，位于透明导电基底之上；i 型层指本征钙钛矿吸光层，是产生光生载流子的核心层；p 型层通常是空穴传输层，位于钙钛矿层之上。其历史最久、工艺成熟，然而，其稳态效率长期停滞在约 26%，落后于堆叠顺序倒置的 p-i-n 结构。这种性能差距源于绒面电子传输层/钙钛矿界面持续存在的非辐射复合，但其背后的物理根源尚不清楚。

2026 年 4 月 30 日，南开大学化学院袁明鉴、姜源植，北京理工大学前沿交叉科学研究院徐健作为共同通讯作者，南开大学王迪、李赛赛、丁紫津作为共同第一作者，在国际顶尖学术期刊 Nature 上发表了题为：Continuously graded-doped SnO₂ for efficient n–i–p perovskite solar cells 的研究论文。

该研究开发了一种连续梯度 n⁺/n 型掺杂的 SnO₂ 电子传输层，由于构建高效 n-i-p 钙钛矿太阳能电池，实现了27.17% 的认证稳态功率转换效率，刷新了 n-i-p 钙钛矿太阳能电池的最高效率纪录。

在这项最新研究中，研究团队发现，这些损耗源于埋底界面处的能带失配与电子积累的协同作用。为应对这一双重挑战，研究团队通过配体竞争结合策略，开发了一种连续梯度 n⁺/n 型掺杂的 SnO₂ 电子传输层，实现了空间可控的掺杂，从而构建了内建电场。这种梯度结构同时最小化了能带偏移并加速了电子提取，从而有效抑制了跨界面复合。基于此制备的 n-i-p 钙钛矿太阳能电池，获得了 27.17% 的认证稳态功率转换效率（反向扫描为 27.50%），这是目前报道的 n-i-p 钙钛矿太阳能电池的最高效率。

该策略的可扩展性进一步得到验证：1 cm² 器件实现了 25.79% 的效率，孔径面积为 16.02 cm² 的钙钛矿组件效率达到 23.33%。

总的来说，这项工作为金属氧化物传输层中的能带工程建立了一个通用范式，突破了传统钙钛矿光伏技术的一个根本性效率瓶颈。

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41586-026-10587-4