北京时间2026年7月30日，上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心研究团队联合校内外合作单位在《自然·光子学》杂志上发表题为 “Modulating p-n transition of two-dimensional perovskites for efficient and stable perovskite/Si tandem photovoltaics”的研究论文。该研究提出了一种基于分子设计的二维钙钛矿导电特性调控策略，解决了倾向于本征p型的二维钙钛矿向n型调控的领域难题。上海交通大学环境科学与工程学院博士生郭嘉豪、溥渊未来技术学院未来光伏研究中心博士后张泽瑜、正泰新能贾镇博士为该论文的共同第一作者。溥渊未来技术学院未来光伏研究中心王耀助理研究员为共同作者，溥渊未来技术学院未来光伏研究中心李博伟助理研究员和王衍明副教授、正泰新能研发总监李子佳博士、上海交通大学赵一新教授为共同通讯作者。
二维/三维钙钛矿异质结可有效钝化缺陷、抑制离子迁移并缓解宽带隙钙钛矿光致相分离，是提升钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的关键策略。然而，传统二维钙钛矿普遍具有p型特征，与p-i-n器件中的n型电子传输层存在能级失配，限制了其在宽带隙钙钛矿叠层器件中的应用。针对这一瓶颈，未来光伏中心研究团队提出分子偶极矩调控策略，通过调节二维钙钛矿中本征缺陷行为，实现费米能级精准调控及p型向n型导电转变，进而构筑与宽带隙三维钙钛矿匹配的高效二维/三维异质结界面。
图 1：分子偶极矩调控二维钙钛矿导电类型转变的作用机制示意图
基于该策略，1.68 eV宽带隙p-i-n型钙钛矿太阳能电池的开路电压由1.16 V提升至1.26 V，器件效率由20.19%提高至23.40%。与晶硅异质结太阳能电池集成后，单片两端子钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池实现了33.64%的认证光电转换效率，并在最大功率点连续跟踪运行1100小时后仍保持92%的初始效率，展现出优异的长期运行稳定性。该研究从分子层面实现了二维钙钛矿p-n类型的可控调节，对钙钛矿材料设计及钙钛矿/晶硅叠层太阳能电池的发展提供新的理论基础和技术支持。
图 2：钙钛矿/晶硅叠层电池的光伏性能
作者简介
张泽瑜（Zeyu Zhang），本文共同第一作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心博士后、美国新泽西理工学院博士，在Science, Nat. Photonics, Acc. Chem. Res, ACS Nano, Angew Chem Int Ed, Adv. Mater.著名期刊发表论文20余篇。
李博伟（Bowei Li），本文共同通讯作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心助理研究员、英国萨里大学博士。其研究方向聚焦反式钙钛矿电池与器件稳定性和老化机理，在Science, Nature, Nat. Photonics, JACS, Natl. Sci. Rev.等国际知名期刊发表30余篇论文，主持、参与国家自然科学基金青年项目和上海市科委等资助的多项纵横向项目/课题。
王衍明（Yanming Wang），本文共同通讯作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心副教授、美国斯坦福大学博士。其研究方向聚焦先进能源材料的多尺度仿真与人工智能技术，已在Science, Nature, Nat. Photonics, Nat. Commun., Sci. Adv.等国际知名期刊发表80余篇论文，获美国专利授权1项，软件著作权7项。主持国家自然科学基金委，国家科技部、上海市科委等资助的纵横向项目/课题10余项。担任Journal of Energy Chemistry等杂志青年编委。
赵一新（Yixin Zhao），本文通讯作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心主任、教授，先后入选国家青年特聘专家，教育部霍英东青年基金，上海市曙光人才，上海市优秀青年学术带头人，国家杰出青年科学基金。获得上海市自然科学奖一等奖，青山科技奖。十四五可再生能源重点研发总体专家组专家，现任中国化学会能源化学专委会委员，中国材料学会太阳能材料专委会委员。在Science, Nature, Nat. Mater, Nat. Photonics, Nat. Sustain, Natl. Sci. Rev., JACS., Angew., Adv. Mater. 等权威期刊发表论文200余篇，引用31000余次，2018-2025年连续八年入选科睿唯安的全球高被引科学家，1篇论文入选“2019年中国百篇最具影响国际学术论文”。
