据复旦大学官方微信公众号消息，近日，复旦大学智能材料与未来能源创新学院梁佳青年研究员团队研发出了锡基钙钛矿太阳能电池，不仅实现了全生命周期无害，甚至突破了光电转换效率的世界纪录。这一创新成果攻克了无铅、可持续绿色光伏技术的关键难题，标志我国在清洁能源材料领域再获突破，未来有望融入人类日常生活。相关成果以《基于均一埋底界面的锡基钙钛矿太阳能电池》（Tin-based perovskite solar cells with a homogeneous buried interface）为题，于北京时间 10 月 15 日晚间在《自然》（Nature）期刊以加速预览的形式在线发表。
在全球清洁能源的竞赛中，钙钛矿太阳能电池以高效率、低成本和易加工等优势成为新一代光伏技术的热门方向。
然而，这一技术体系的核心材料含铅，潜在的环境与健康风险始终如“达摩克利斯之剑”般悬于头顶。如何在兼顾性能的前提下摆脱“铅”的束缚，实现真正绿色无害的光伏发电？这是国际学界亟待解决的关键问题。
自 2021 年回国加入复旦，梁佳团队便投身“追光”之路，致力于破解这一问题。为实现绿色无害化，他们将目光锁定在同样具有优异光电特性、但环境友好的“锡”元素上。“我们的目标很明确，就是打造一款真正绿色、全生命周期无害的太阳能电池。”他表示。
锡基钙钛矿因具有理想带隙、高迁移率和良好环境相容性，被视为最具潜力的无铅替代体系。然而，由于锡离子易氧化、晶体结构不稳定、界面缺陷多等问题，其性能长期停滞不前。长久以来，传统研究更多借用铅基钙钛矿的功能层来提高效率，很少有人另辟蹊径，彻底摒弃这些功能层，重新寻找新型的、和锡基钙钛矿更匹配的功能层来提升效率。
锡基虽足够绿色无害，但是性能存在“扯后腿”问题。梁佳团队起初发现其光电转换效率非常低，不到 10%。同时，铅基和锌基在晶体生长动力学和薄膜成膜机理上存在本质差异。可以说，以“锡”代“铅”是一次走出“舒适圈”的挑战。
过去五年，梁佳团队围绕缺陷调控、界面优化、载流子抽取和功能层设计等关键科学问题持续攻关，系统建立了从材料生长到能带调控和界面工程的完整技术体系，成功制备出绿色环保和转换高效的锡基钙钛矿太阳能电池。
锡基钙钛矿太阳能电池
这一成果经第三方权威认证，光电转换效率达到了 17.7%，打破了此前 16.5% 左右的钙钛矿光电转换效率世界纪录，成为目前锡基钙钛矿太阳能电池转换效率的世界第一。
“这项技术已经实现真正的无铅化，解决了目前行业中铅基钙钛矿的铅毒性问题。未来，我们会继续通过各种方式对其功能层进行调节，以实现更高效率和更稳定的目标。”梁佳总结。
下一步，团队希望与相关领域企业建立合作，建设实验基地，推进锡基钙钛矿太阳能电池的产业化。未来，这一绿色光伏技术有望在光伏建筑一体化、可穿戴能源器件、汽车车顶以及离网清洁供能系统等领域实现广泛部署。
