鈣鈦礦太陽能電池作為下一代極具前景的光伏技術，憑借其兼具高效率與可規模化制備的潛力，備受科研界關注。然而，當前高效率的鈣鈦礦太陽能電池器件大多依賴具有微納紋理的基底來增強光捕獲能力，可復雜的界面卻帶來了顯著的非輻射復合損失，這成為制約正式結構器件性能提升的關鍵難題，導致正式結構器件的光電轉換效率長期停滯在約26%，其背后的深層物理機制也一直未被明晰。
面對這一挑戰，一支聯合科研團隊取得了重大突破。該團隊由南開大學化學學院和北京理工大學的研究人員組成，他們首次發現，在紋理基底上，氧化錫電子傳輸層與鈣鈦礦埋底界面處存在能帶失配與電子累積的協同作用，這正是導致非輻射復合損失加劇、器件性能難以提升的核心原因。
為了攻克這一難題，科研團隊從源頭上對氧化錫電子傳輸層的電學性質進行了精細調控。他們創新性地發展出一種具有梯度能級結構的氧化錫電子傳輸層，這一設計成功解決了能帶失配問題，助力了電子提取，有效抑制了非輻射復合損失。
基于這一創新策略，科研團隊制備的太陽能電池器件展現出了卓越的性能。經國際權威機構認證，該器件獲得了27.17%的穩態光電轉換效率及27.50%的反向掃描效率，一舉創造了正式結構鈣鈦礦光伏器件的最高光電轉換效率紀錄。不僅如此，搭載這一全新電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池開路電壓損失低至295毫伏，這充分證明了非輻射復合得到了根本性抑制。
這一研究成果不僅從機理層面系統掃清了長期籠罩正式結構器件的性能迷霧，還為金屬氧化物電子傳輸層的理性設計開辟了一條普適而有效的新路徑，有望為高穩定性、可規模化生產的鈣鈦礦光伏組件提供堅實的技術支撐。
