“双自由基”破解产业化难题，钙钛矿电池迈向大规模应用

原文发表于《科技导报》2025年第15期科技新闻-前沿动态

双自由基分子助推钙钛矿电池产业化进程

新钙钛矿微模组（图片来源：中国科学院长春应用化学研究所）

钙钛矿太阳能电池因其高能量转换效率（26.5%）和低成本，成为光伏技术的重要前沿方向之一。然而，其产业化进程仍面临关键瓶颈：器件中空穴（半导体中带正电子的载流子）传输层难以兼顾传输效率和稳定性，严重制约了组件性能的提升。中国科学院长春应用化学研究所秦川江团队设计出具有双自由基特性的空穴传输分子，可显著提升钙钛矿光伏器件的光电转换效率、运行稳定性和大面积加工均匀性。2025年7月10日，该研究发表于Science。

双自由基通常是指具有2个未配对电子的分子，由于引入额外的未配对电子，可增加半导体中载流子数量。然而，许多双自由基分子因其高反应活性而难以分离和应用。该团队采取供体-受体共轭设计，首次实现了分子内部稳定的双自由基结构。与传统单电子传输体系相比，双自由基分子可以提高载流子的传输速率。此外，分子设计中引入了大位阻基团，避免了分子堆叠，提高了大面积制备时的成膜均匀性和溶液加工性能。

基于这一新材料，研究团队联合隆基绿能中央研究院，制备了系列钙钛矿光伏器件。实际应用测试结果令人振奋：小面积器件实现了26.3%的光电转换效率，10 cm²的小型组件效率也高达23.6%，而与硅基底层组成的叠层电池效率更突破了34.2%，刷新了相关领域的效率纪录。此外，电池在45℃连续运行2000 h后，仍能保持97%以上的效率。

研究团队进一步指出，这种创新的分子设计策略不仅适用于钙钛矿太阳能电池，还有望推广到其他光电领域，为未来高效、稳定且易于规模化生产的新能源设备奠定基础。

（综合Science、中国科学院长春应用化学研究所）

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