2025年9月13日-16日，2025年国际绿碳科学大会在青岛召开。中国科学院外籍院士、瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel教授应邀出席，并作题为“From Chemistry to Solar Cells: The Central Role of Materials Innovation in Perovskite Photovoltaic Evolution”的主旨报告。

从化学到太阳能电池：材料创新推动钙钛矿光伏发展

 背景介绍 

自2009年问世以来，钙钛矿太阳能电池已成为光伏领域的变革性技术。凭借着卓越的效率、低成本的加工以及可调控的光电特性，钙钛矿太阳能电池在短短十几年内，已成为下一代光伏技术的主要候选者。然而，电池长期稳定性、铅毒性和工业规模化等问题仍然是大规模商业化的主要障碍。在本次主旨报告中，中国科学院外籍院士、瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel教授探讨了材料创新在克服这些障碍中的核心作用，重点关注成分工程、分子添加剂和钝化以及界面化学的最新进展。Grätzel教授还对课题组在钙钛矿太阳能电池研究方面的进展进行了介绍。

Michael Grätzel教授在2025年国际绿碳科学大会上作主旨报告

 报告亮点 

· 受到自然界光合作用的启发，Grätzel教授创新性地提出了染料敏化太阳能电池，并与诸多知名企业，共同推进染料敏化电池的发展。

· Grätzel教授与Nam-Gyu Park教授共同提出，将固态材料spiro-OMeTAD替代原有的液态电解质，成为目前钙钛矿太阳能电池中最为常用的空穴传输材料之一。

· Grätzel教授对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了展望。随着材料科学和制备技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池有望在光伏产业中占据越来越重要的地位。

 报告内容介绍 

1 分子光伏——染料敏化太阳能电池

Grätzel教授受到自然界光合作用的启发，创新性地提出了染料敏化太阳能电池。在报告中，Grätzel教授重点介绍了染料敏化太阳能电池（DSSC）的工作原理，指出该器件通过染料分子吸附于纳米介孔半导体表面实现光生电荷的分离与光电能量转换。与此同时，DSSC具备一系列独特的实用优势，包括在弱光条件下仍具高效发电能力、制备工艺简便、器件兼具柔性与透明性、支持双面采光并具有优异的美学表现力。这些特性共同推动了该技术向工业化量产与商业化应用的持续发展。值得一提的是，Grätzel教授于1991年在Nature刊发的一篇关于染料敏化太阳能电池的经典文章，目前的引用次数已超过37000次。

2 钙钛矿太阳能电池的快速崛起

钙钛矿是以俄罗斯地质学家Lev Perovski的名字命名，其结构通式为ABX3。Grätzel教授在报告中指出，作为一种有机-金属卤化钙钛矿，它在可见光波段具有很强的光吸收、带隙可调、较小的激子解离能等诸多优点。钙钛矿太阳能电池是在染料敏化太阳能电池的基础上发展的，仅用了十几年的时间就实现实验室效率超过27%。

Grätzel教授进一步指出，钙钛矿太阳能电池的材料创新主要集中于组分调控、添加剂工程、界面优化和工艺改进四个方面。在组分调控方面，通过引入混合阳离子、混合卤素阴离子以及构建二维/三维（2D/3D）钙钛矿异质结构等策略，可有效调节能带结构、抑制相分离并提升器件稳定性；在添加剂工程方面，研究者通过引入多种功能性添加剂实现对钙钛矿薄膜的缺陷钝化、结晶调控与湿热稳定性增强；在界面优化方面，重点围绕制备电荷传输层、表面修饰以及界面缺陷调控展开，以降低非辐射复合损失并提高电荷提取效率；而在工艺改进方面，则聚焦于低温加工技术、溶液法制备工艺及大面积成膜与模块化制备策略。

3 课题组近期代表性成果

Grätzel教授随后介绍了他们课题组近年来在钙钛矿太阳能电池领域（如钙钛矿组分调控、稳定器件结构构筑、界面工程和叠层太阳能电池等）的系列进展工作，并重点介绍了团队在钙钛矿组分调控的相关工作。例如，通过混合阳离子的熵稳定性及掺杂Ru离子来提高钙钛矿太阳能电池的性能与稳定性。值得一提的是，在今年发表在Advanced Materials的一篇工作中，Grätzel教授课题组将大脑神经递质多巴胺引入到钙钛矿太阳能电池中以提高其性能。

在报告的最后，Grätzel教授对钙钛矿太阳能电池的未来发展方向进行了展望。同时，还简单提及课题组目前正在进行的太阳能燃料相关项目，包括从光伏器件或光电化学水裂解中获得氢能，利用单结或叠层太阳能电池驱动水裂解等。随着材料科学和制备技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池有望在光伏产业中占据越来越重要的地位。

值得一提的是，Grätzel教授与另外两位钙钛矿太阳能电池领域的开创者Nam-Gyu Park教授、Tsutomu Miyasaka教授合作撰写了该领域的权威专著《Organic-Inorganic Halide Perovskite Photovoltaics: From Fundamentals to Device Architectures》。该书涵盖了钙钛矿太阳能电池的新兴光伏技术，包括基础知识、材料制备和器件制造，特别强调了卤化物钙钛矿，同时还描述了钙钛矿材料的光电特性和钙钛矿太阳能电池的最新进展，并对当前和未来挑战的问题进行了评论。

专家介绍

Michael Grätzel教授

Michael Grätzel，中国科学院外籍院士、瑞士工程院院士、德国科学院院士、英国皇家学会院士、瑞士洛桑联邦理工学院教授。长期致力于染料敏化太阳能电池、钙钛矿太阳能电池和太阳燃料等方面的创新研究，被誉为“染料敏化太阳能电池之父”，开创了介观系统中能量和电荷转移反应研究及其在能量转换系统中的应用，并取得一系列重大科学突破，发明了染料敏化太阳能电池(被称为“Grätzel电池”)；此外，在染料敏化太阳能电池方面的工作，促成了钙钛矿太阳能电池的迅速发展，10年内就以超过25%的光电转换效率超越了多晶硅太阳能电池的转换效率；引领了介观系统在太阳燃料领域的应用。迄今已在Nature、Science等国际顶级期刊发表论文1800余篇，总引用次数达51.9万，单篇最高引用超3万次，H指数为315；专著2部；专利50余项。

同时，Michael Grätzel教授是首届“绿碳杰出成就奖”获得者，奖项由Green Carbon期刊与2025国际绿碳科学大会联合设立，旨在表彰在绿色低碳研究领域作出里程碑式贡献的科学家，激励全球科研工作者投身绿色碳科学的研究与创新，为应对全球气候变化、推动可持续发展提供科研支撑。

 原文链接 

Michael Grätzel教授与Green Carbon | 从化学到太阳能电池：材料创新推动钙钛矿光伏发展

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