上海交通大学环境科学与工程学院的研究团队在钙钛矿光伏领域取得重要突破，相关成果以“a matrix-confined molecular layer for perovskite photovoltaic modules”为题发表于《自然》期刊。该团队通过创新设计“基质限域分子层”型空穴传输层结构，成功解决了传统自组装单分子层（SAM）技术在大面积钙钛矿光伏模组制备中面临的分子聚集、薄膜不均匀等核心难题。
金属卤化物钙钛矿材料因其优异的光电特性被视为下一代光伏技术的重要方向。尽管基于SAM型空穴传输层的钙钛矿器件在小面积实验中已实现与晶硅光伏相当的转换效率，但传统技术存在分子团聚结晶的固有缺陷，导致大面积模组制备时出现薄膜均匀性差、界面缺陷多等问题，严重制约了器件的效率和稳定性。
研究团队提出的“基质限域分子层”结构以三（五氟苯基）硼烷（BCF）分子为骨架，通过将空穴传输分子分散于BCF基质中，形成类似“枣糕结构”的复合传输层。该结构通过BCF分子与空穴传输分子间的强相互作用，有效抑制了传统SAM结构中分子的堆叠倾向。理论模拟表明，这种厚度可调的分子层仅需少量空穴传输分子即可实现高效空穴传输，同时显著提升了界面化学稳定性和降低复合损失。
实验数据显示，采用该技术的1米×2米大面积钙钛矿光伏模组实现了20.05%的光电转换效率，经第三方认证创下当前世界纪录。研究特别指出，该策略对多种已知SAM型空穴传输分子均具有良好适配性，无需复杂分子设计即可实现传输层性能优化，大幅降低了技术推广门槛。
技术突破的关键在于“基质限域分子层”展现的优异浸润性和埋底界面保形覆盖能力。这种特性使大面积钙钛矿薄膜的结晶质量得到显著提升，从根本上解决了传统技术中薄膜均匀性难以控制的难题。研究团队与宁德时代21C创新实验室的合作验证了该技术从实验室到工业级应用的可行性。
该成果为钙钛矿光伏技术的产业化应用开辟了新路径，其提出的电荷传输层设计理念不仅适用于当前技术体系，更为未来高效稳定光伏器件的开发提供了重要理论支撑。相关研究数据已通过《自然》期刊公开，技术细节可访问原文链接获取。
