钙钛矿/电荷传输层异质结处的界面损失仍然是实现高性能钙钛矿太阳能电池的关键障碍。虽然分子配体可以钝化界面空位缺陷，但其垂直锚定几何构型通过增加界面传输路径而损害电荷传输。
2026年5月13日，陕西师范大学赵奎、刘生忠、瑞典林雪平大学高峰共同通讯在Nature在线发表题为“Stereoelectronic manipulation of ligands for perovskite solar cells”的研究论文。该研究通过配体吸附拓扑结构的立体电子调控，协同解决了界面缺陷钝化与电荷传输的矛盾，实现高效且稳定的钙钛矿太阳能电池。 这项研究为钙钛矿太阳能电池的界面设计提供了新范式，有望推动钙钛矿太阳能电池迈向商业化。
论文链接：
https://www.nature.com/articles/s41586-026-10626-0
钙钛矿太阳能电池（PSC）以前所未有的效率提升重新定义了光伏技术的边界，在实验室条件下实现了接近27%的认证光电转换效率（PCE）。然而，钙钛矿/电荷传输层（CTL）界面处仍然存在能量损失—这既是提升效率上限的关键障碍，也是实现产业化的瓶颈。
现有的分子设计策略面临一个内在的权衡。配体（如苯乙铵）通过将胺末端插入Pb-I骨架形成离子相互作用键来实现缺陷钝化，但由于外部碳链有机基团的存在，导致了过大的传输距离（d > 2 nm）和寄生传输阻力。这种权衡构成了分子设计中的一个根本性挑战：原子尺度的缺陷缓解需要强的界面键合（垂直排列），而最佳的电荷传输需要最小化的传输距离（平面排列）。
在此，研究人员发现，通过立体电子效应对配体吸附拓扑结构的调控，可以实现界面最小能量损失，从而获得高效稳定的钙钛矿太阳能电池。通过策略性地将苯环上的碳原子替换为氮原子以构建吡啶或嘧啶环，设计出同时通过Pb-N配位键和Pb-I-π相互作用锚定在钙钛矿上的配体，赋予单个分子具有双重协同结合模式。这种相互增强的立体电子相互作用驱动配体形成热力学上有利的平面排列，从而在原子尺度上减轻缺陷，同时保持亚纳米尺度的界面电荷转移。
优化后的界面结构实现了26.85%的稳态功率输出，认证反向扫描和正向扫描效率分别达到27.41%和26.35%。此外，该太阳能组件表现出优异的运行稳定性，在258天的户外实时现场测试后，仍保持初始组件效率的85.8%。这项研究为钙钛矿太阳能电池 的界面设计提供了新范式，有望推动钙钛矿太阳能电池迈向商业化。
来源：上海交通大学环境科学与工程学院
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