钙钛矿/硅叠层太阳能电池（PSTSCs）因具备突破单结硅电池理论效率极限的潜力，已成为极具商业前景的光伏技术。当前，隧穿氧化层钝化接触（TOPCon）技术已主导晶硅光伏市场，因此，开发与工业级TOPCon底电池兼容的高效叠层技术具有重要的产业化意义。

在典型的p-i-n型叠层电池中，自组装单分子层（SAMs）常被用作中间层上的空穴传输材料。然而，由于表面锚定位点（即羟基）密度不足，SAM难以在粗糙的晶硅底电池绒面衬底上实现致密且均匀的覆盖。现有的表面改性手段通常会增加制造工艺的复杂性，且容易破坏底电池的钝化结构。因此，在不增加工艺复杂度、不破坏底电池性能的前提下，实现高质量的SAM层均匀锚定，是进一步提升叠层电池性能的关键挑战。

针对上述瓶颈，中国科学院宁波材料技术与工程研究所高效太阳能电池与宽禁带半导体团队在叶继春研究员的带领下，基于前期在TOPCon与叠层电池领域的深厚积累（Nat. Energy 2026; Nat. Energy 2025, 10, 737; Nat. Energy 2023, 8, 1250; Joule 2022, 6, 2644; Joule 2026, 10, 102231; Nat. Commun. 2024, 15, 8453; Nat. Commun. 2023, 14, 2166; Energy Environ. Sci. 2021, 14, 6406; Adv. Energy Mater. 2022, 2203006; Small 2023, 1, 2304348; Cell Rep. Phys. Sci. 2021, 2, 1），创新性地开发了一种原位掺碳多晶硅隧穿复合层技术。无需复杂的表面后处理工艺，有效解决了SAM层在绒面多晶硅基底上的吸附与锚定难题。更重要的是，该多晶硅隧穿层能避免传统TCO中间层对磁控溅射的依赖，实现与当前主流TOPCon生产线的高度集成。基于该技术，团队在~1 cm²的钙钛矿/TOPCon叠层太阳能电池上实现了33.84%的转换效率，第三方认证效率高达33.50%。这不仅刷新了钙钛矿/TOPCon叠层电池的最高效率纪录，也创造了基于非透明导电氧化物中间层叠层电池的效率新高，为叠层电池技术兼容现有大规模量产线提供了切实可行的路径。

在技术实现层面，研究团队创新性地开发了双层多晶硅隧穿结构，即在较厚的常规多晶硅层表面沉积约5纳米厚的掺碳多晶硅层，该双层结构有效平衡了表面改性与电学传输性能。研究表明，碳元素的引入显著提升了多晶硅表面的表面能与羟基密度，增强了亲水性。这种高密度的表面羟基为SAM分子提供了更多的活性锚定点，促进了自发二维生长，从而在金字塔绒面的边缘和尖端均实现了均匀、连续的SAM覆盖。更重要的是，优化的SAM覆盖显著改善了钙钛矿前驱体溶液的润湿性，促使钙钛矿在绒面基底上加速形核并生长出无针孔、晶粒更大且更致密的薄膜。此外，该策略进一步调节了SAM表面的能级对齐方式，有效促进了空穴的提取，并抑制了非辐射复合损失。

相关成果以“Carbon-incorporated polysilicon interconnection layer enables robust self-assembled monolayer anchoring for perovskite/TOPCon tandem solar cells”为题在线发表于国际学术期刊《自然·通讯》（Nature Communications）（DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-026-72794-x）

宁波材料所博士生杜浩江、博士后李欢，以及台州学院林泽东博士为该论文的共同第一作者；苏州大学杨阵海青年特聘教授、正泰新能李子佳博士，宁波材料所应智琴、曾俞衡及叶继春研究员为共同通讯作者。该研究工作得到了国家自然科学基金（62474178）、浙江省重点研发计划（2024C01055, 2021C01006）、安徽省重点研发计划（202423h08050004）、宁波市“科技创新2025”重大专项（2022Z114）、宁波市“科技创新2035”重大专项（2024Z243）、宁波市国际科技合作计划（2024H028）以及中国博士后科学基金（GZB20250140）等项目的资助与支持。

图1 基于碳掺杂多晶硅隧穿复合层的钙钛矿/TOPCon叠层太阳能电池的性能表现。

  （光电信息材料与器件实验室 杜浩江）