碳基钙钛矿太阳能电池（c-PSCs）因其低成本、优异的疏水性和化学惰性而具有广阔的应用前景，但目前的效率仍不理想。

本文中国科学院孟庆波和李冬梅等人设计了一种用于n-i-p型钙钛矿太阳能电池的三层全碳电极（F-CE），由改性大孔碳层、高导电石墨层和薄致密碳层组成，各层协同提升电池性能。基于此电极的无机CsPbI₃钙钛矿太阳能电池实现了>19%的认证效率，是目前碳基CsPbI₃器件的最高纪录。其中，大孔碳层修饰的碳量子点（CQDs）优化了电极/spiro-OMeTAD/CsPbI₃界面的能级对齐，而高导电石墨层促进了载流子传输。

此外，顶部致密碳层具有显著的热辐射能力，可降低器件工作温度约10°C（理论与实验验证）。封装后的全碳电极CsPbI₃电池在-70°C和白光LED照射下表现出优异的光热稳定性，连续工作2000小时后效率无衰减。

文章亮点总结

  1. 三层全碳电极设计：通过大孔碳层（界面修饰）、高导石墨层（载流子传输）和致密碳层（热辐射）的协同作用，实现碳基CsPbI₃电池19.68%的纪录效率（认证19.2%），接近金电极性能（20.39%）。

  2. 热辐射降温技术：顶部致密碳层的黑体辐射特性（发射率ε=0.99）可将器件工作温度降低10°C，显著提升高温下的稳定性。

  3. 超长稳定性：在-70°C至60°C极端环境及连续2000小时工作测试中，效率无衰减，远超金电极（衰减>35%）。

Yu, B., Shi, J., Li, Y. et al. Regulating three-layer full carbon electrodes to enhance the cell performance of CsPbI3 perovskite solar cells. Nat Commun16, 3328 (2025).

https://doi.org/10.1038/s41467-025-58672-y

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