钙钛矿太阳能电池作为下一代极具潜力的光伏技术，凭借其高效率与可规模化制备的显著优势，备受科研界关注。然而，当前高效率的钙钛矿太阳能电池大多依赖具有微纳纹理的基底来增强光捕获能力，可复杂的界面却引发了严重的非辐射复合损失，这成为正式结构器件性能提升的关键阻碍，使得正式结构器件的光电转换效率长期停滞在约26%，其背后的深层物理机制也一直未被明晰。
一支由南开大学与北京理工大学科研人员组成的联合团队，针对这一难题展开了深入研究。团队首次发现，在纹理基底上，氧化锡电子传输层与钙钛矿埋底界面处存在能带失配与电子累积的协同作用，这正是导致非辐射复合损失加剧、器件性能难以提升的核心原因。
为了突破这一困境，研究团队从氧化锡电子传输层的电学性质入手，进行精细调控。他们创新性地发展出一种具有梯度能级结构的氧化锡电子传输层，成功解决了能带失配问题，有效助力了电子提取，进而显著抑制了非辐射复合损失。
基于这一全新的电子传输层设计策略，科研团队制备的钙钛矿太阳能电池取得了重大突破。经国际权威机构认证，该电池器件获得了27.17%的稳态光电转换效率以及27.50%的反向扫描效率，一举创造了正式结构钙钛矿光伏器件的最高光电转换效率纪录。不仅如此，搭载这一全新电子传输层的钙钛矿太阳能电池，开路电压损失低至295毫伏，这充分证明了非辐射复合得到了根本性抑制。
这一研究成果从机理层面系统扫清了长期笼罩正式结构器件的性能迷雾，为金属氧化物电子传输层的理性设计开辟了一条普适且有效的新路径，有望为高稳定性、可规模化生产的钙钛矿光伏组件提供坚实的技术支撑。
