基于宽带隙钙钛矿太阳电池为前结、窄带隙有机太阳电池为后结的钙钛矿-有机叠层太阳电池，可以通过前后结电池对太阳光谱的互补吸收突破单结太阳电池的效率极限。同时，还具有稳定性优于单结钙钛矿和单结有机太阳电池的优点，这是由于其前结宽带隙钙钛矿子电池可捕获高能光子，充当后结有机子电池的紫外滤光层，从而提高了有机活性层的稳定性；致密的透明中间连接电极层及覆盖其上的后结窄带隙有机子电池，对钙钛矿子电池起到封装保护作用，有效隔绝水氧侵入，提高了钙钛矿子电池的稳定性。因此，这类叠层太阳电池近年来受到学术界和工业界的广泛关注。

目前制约钙钛矿-有机叠层太阳电池发展的核心瓶颈在于缺乏高效的窄带隙有机小分子受体。受能隙定律限制，随着材料带隙变窄，其非辐射衰减率呈指数级上升，导致严重的非辐射能量损失与开路电压大幅降低，因而抵消了近红外吸收拓展所带来的光电流增益。从物理机制来看，抑制非辐射复合的关键在于削弱分子骨架的高频振动，提升材料发光效率。因此，突破能隙定律约束、设计合成兼具低能量损失与理想薄膜形貌的窄带隙受体，是实现高效钙钛矿-有机叠层太阳电池的迫切需求。

最近，在国家自然科学基金委、北京市科委和国家重点研发计划等项目的支持下，化学所有机固体实验室李永舫/李骁骏团队在新型小分子受体和高性能钙钛矿-有机叠层太阳电池领域取得新进展。他们在前期报道的小分子受体BTA-E3（Nat. Commun.2025, 16, 787.）的基础上，提出了一种不对称卤素重原子修饰策略，将单侧末端苯环上的氟原子分别替换为原子质量更大的卤素氯、溴、碘原子，合成了一系列新型窄带隙小分子受体E3-2Cl、E3-2Br和E3-2I（图1a）。他们深入探究了不对称卤素重原子修饰对材料激发态性质及薄膜形貌的影响。研究发现，引入原子质量更大的卤素原子可以显著抑制分子骨架的高频振动、大幅降低电子-声子耦合和重组能，从而有效抑制激子热化损失、提升材料发光效率（图1b），进而降低对应光伏器件的非辐射能量损失。与此同时，这一修饰策略增强了由末端基团介导的分子间相互作用，促使共混薄膜形成明晰的给体/受体互穿双纤维形貌，优化相分离结构，促进了激子高效解离和电荷传输。

得益于上述在降低能量损失和形貌优化上的双重优势，基于PM6:E3-2Cl的单结有机太阳电池实现了0.488 eV的低能量损失，并获得了20.7%的光电转换效率（图1c）。最终，结合宽带隙钙钛矿子电池，该研究团队制备了面积超过1 cm²的钙钛矿-有机叠层太阳电池（图1d），实现了28.2%的光电转换效率（图1e）（经第三方认证为27.5%），并取得了27.7%的认证稳态效率，为目前报道的钙钛矿-有机叠层太阳电池的最高效率。相关成果近期发表在Nature Photonics上（DOI:10.1038/s41566-026-01906-2）。文章的第一作者为化学所博士生贺浩哲、共同第一作者为新加坡国立大学贾镇榕博士，通讯作者为化学所李骁骏副研究员、李永舫研究员以及新加坡国立大学侯毅教授。