2025年10月，上海交通大学赵一新、陈悦天、缪炎峰、郭永胜教授团队在国际顶刊《Nature》发表研究成果，提出“基质中的自组装分子（SAM-in-matrix）”创新策略，成功解决钙钛矿光伏规模化生产的核心瓶颈，其研发的1m×2m大面积钙钛矿太阳能组件，经认证功率转换效率（PCE）达20.05%，刷新该尺寸级别组件的世界纪录，为钙钛矿光伏工业化进程提供关键技术支撑。
一、突破行业核心瓶颈
此前，高效倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）依赖自组装分子（SAMs）构建空穴传输层，但SAMs易因分子堆叠产生聚集，导致钙钛矿薄膜覆盖不均、界面存在纳米空隙，既影响小面积电池性能稳定性，更成为大面积组件量产的“卡脖子”问题。
团队针对性提出解决方案：将SAMs分散于三(五氟苯基)硼烷（BCF）稳定基质中，通过二者强相互作用打破分子聚集趋势，形成非晶态空穴传输层（HTL）。该结构不仅实现致密的表面覆盖，避免衬底与钙钛矿间的肖特基接触，还构建高效电荷传输通道，从根本上改善界面稳定性与载流子传输效率。
二、关键性能指标亮眼
研究成果在效率与稳定性上均展现突出优势：
- 小面积电池性能：基于SAM-in-matrix HTL的小面积钙钛矿电池，功率转换效率达26.11%，电压损失低至67mV，陷阱密度较传统结构降低约29%，非辐射复合得到显著抑制。
- 大面积组件突破：采用该策略制备的1m×2m组件（有效面积2.00㎡），经福建计量院认证，开路电压（Voc）182.0V、短路电流（Isc）2.812A、填充因子（FF）78.35%，PCE达20.05%，较传统SAMs基组件效率提升15.3%。
- 长期稳定性：在1-sun连续光照下，器件最大功率点（MPP）跟踪1600小时后，效率保持率达93.6%；100℃热老化150小时后，钙钛矿薄膜无明显空隙与结晶劣化，化学稳定性与热稳定性满足工业化应用要求。
三、推动光伏技术产业化
钙钛矿光伏材料因光电性能优异、制备成本低、柔性可延展等特点，被视为下一代光伏技术核心方向。此次上海交大团队的研究，不仅验证了SAM-in-matrix策略在大面积衬底上的均匀性与可重复性，更通过狭缝涂布等量产兼容工艺，为钙钛矿光伏组件从实验室走向生产线提供可行路径，对推动光伏产业向高效化、低成本化发展具有重要意义
参考文献：Liang, Y., Chen, G., Wang, Y. et al. A matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09785-3
一、突破行业核心瓶颈
此前，高效倒置钙钛矿太阳能电池（PSCs）依赖自组装分子（SAMs）构建空穴传输层，但SAMs易因分子堆叠产生聚集，导致钙钛矿薄膜覆盖不均、界面存在纳米空隙，既影响小面积电池性能稳定性，更成为大面积组件量产的“卡脖子”问题。
团队针对性提出解决方案：将SAMs分散于三(五氟苯基)硼烷（BCF）稳定基质中，通过二者强相互作用打破分子聚集趋势，形成非晶态空穴传输层（HTL）。该结构不仅实现致密的表面覆盖，避免衬底与钙钛矿间的肖特基接触，还构建高效电荷传输通道，从根本上改善界面稳定性与载流子传输效率。
二、关键性能指标亮眼
研究成果在效率与稳定性上均展现突出优势：
- 小面积电池性能：基于SAM-in-matrix HTL的小面积钙钛矿电池，功率转换效率达26.11%，电压损失低至67mV，陷阱密度较传统结构降低约29%，非辐射复合得到显著抑制。
- 大面积组件突破：采用该策略制备的1m×2m组件（有效面积2.00㎡），经福建计量院认证，开路电压（Voc）182.0V、短路电流（Isc）2.812A、填充因子（FF）78.35%，PCE达20.05%，较传统SAMs基组件效率提升15.3%。
- 长期稳定性：在1-sun连续光照下，器件最大功率点（MPP）跟踪1600小时后，效率保持率达93.6%；100℃热老化150小时后，钙钛矿薄膜无明显空隙与结晶劣化，化学稳定性与热稳定性满足工业化应用要求。
三、推动光伏技术产业化
钙钛矿光伏材料因光电性能优异、制备成本低、柔性可延展等特点，被视为下一代光伏技术核心方向。此次上海交大团队的研究，不仅验证了SAM-in-matrix策略在大面积衬底上的均匀性与可重复性，更通过狭缝涂布等量产兼容工艺，为钙钛矿光伏组件从实验室走向生产线提供可行路径，对推动光伏产业向高效化、低成本化发展具有重要意义
参考文献：Liang, Y., Chen, G., Wang, Y. et al. A matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules. Nature (2025). https://doi.org/10.1038/s41586-025-09785-3
