中国科研团队在下一代光伏技术领域取得重大突破，南京大学谭海仁团队与国防科技创新研究院常超团队联合运用太赫兹（Terahertz）技术，成功将全钙钛矿叠层光伏电池的光电转化效率提升至30.1%，首次突破30%大关，并获得国际权威机构认证。这一里程碑式的成果已于2025年10月28日在线发表于国际知名学术期刊《自然》（Nature）。
太赫兹技术赋能钙钛矿电池效率突破
长期以来，钙钛矿光伏电池因其理论上的高效率和低成本潜力，被视为下一代光伏技术的重要方向。然而，如何进一步提升其光电转化效率，一直是全球科研界面临的挑战。南京大学谭海仁教授介绍，主要难点在于无法精确探测和调控钙钛矿材料内部的载流子（即负责导电的电子和空穴）行为，这直接影响了电荷的有效收集和转化效率。
为了攻克这一瓶颈，国防科技创新研究院常超团队开发出一种非接触式、无损的太赫兹辐射探测光谱表征技术。太赫兹波段介于微波与红外之间，其光子具有独特的亚带隙能量特性，能够特异性地探测钙钛矿中的自由载流子浓度，而不会引发带间跃迁干扰，从而避免了传统光学探测方法可能带来的误差。同时，太赫兹场振荡与载流子动量弛豫的皮秒（picosecond）级同步特性，为研究载流子在极短时间内的输运行为提供了独特的时间分辨能力。经过数十次实验验证，该技术有效解决了钙钛矿材料中载流子行为难以精确探测的难题。
偶极钝化层设计提升电荷传输效率
利用太赫兹技术进行精准探测后，科研人员发现钙钛矿吸光层和空穴传输层之间的界面是载流子损耗较为严重的区域。在这个界面，载流子容易被捕获或复合，导致无法有效传输到电极，从而降低了电池的整体效率。
针对这一关键问题，研究团队创新性地设计出一种偶极钝化层。这种钝化层就像城市交通中的“单行道”，一端连接钙钛矿吸光层，另一端连接空穴传输层，能够有效地驱使载流子向空穴传输层定向运动，从而促进电荷传输并抑制损耗。太赫兹辐射探测诊断结果清晰揭示了偶极钝化策略在促进电荷传输、抑制损耗等方面的微观机制。
实验数据显示，经过偶极钝化处理的钙钛矿薄膜，其总载流子迁移率提升了68%以上，载流子扩散长度延长了近30%。这些微观层面的改进，最终体现在了宏观电池性能的显著提升上。
国际认可：效率首次突破30%并被收录
基于太赫兹技术指导下的偶极钝化处理技术制备的新型全钙钛矿叠层光伏电池，其光电转化效率达到了30.1%。这一数据经国际权威第三方机构认证，标志着此类电池效率首次突破30%的里程碑。目前，该成果已被国际《太阳能电池效率表》（Solar Cell Efficiency Tables，具体发布机构未披露）收录，获得了国际科学界的广泛认可。
论文第一作者、南京大学现代工程与应用科学学院助理教授林仁兴表示，此次研究不仅为钙钛矿光伏电池的效率提升提供了切实可行的解决方案，更凸显了太赫兹光谱技术在揭示载流子本征物理特性方面的独特优势，为未来设计高效光伏材料提供了新的技术路径和研究范式。
钙钛矿光伏技术的未来展望
钙钛矿光伏电池因其卓越的光电转换性能、低成本的制备工艺以及柔性、透明等特性，被视为颠覆传统硅基光伏技术的重要力量。目前，主流的晶体硅太阳能电池的实验室效率已接近27%，而钙钛矿叠层电池在理论上具有更高的效率潜力，有望突破硅基电池的肖克利-奎瑟（Shockley-Queisser）效率极限。
中国在钙钛矿光伏技术领域的研究起步较早，并在多个关键环节取得了世界领先的成果。此次效率突破30%的里程碑，不仅巩固了中国在该领域的国际领先地位，也为全球应对气候变化、实现碳中和目标提供了更高效、更可持续的能源解决方案。然而，从实验室效率到大规模商业化应用，钙钛矿电池仍面临稳定性、大面积制备、无铅化以及长期可靠性等挑战。此次太赫兹技术的引入，为深入理解和解决这些问题提供了新的工具和思路。
尽管此次研究成果的论文发布日期（2025年10月28日）略晚于新闻稿发布时间，但通常在重大科学发现公布前，媒体会收到附带禁令（embargo）的新闻稿，以确保在论文正式发表时同步报道。这一突破性进展预示着钙钛矿光伏技术正加速走向成熟，有望在未来能源结构转型中发挥关键作用。
参考来源
- 我国太赫兹探测钙钛矿光伏技术登上权威期刊《自然》 — 新华社新闻（2025-10-27）：查看原文