2019年11月5日，中国可再生能源学会光伏专业委员会(CPVS)在西安第29届国际光伏科学与工程大会(PVSEC-29)暨18届中国光伏学术大会(CPVS-18)上发布了2019年太阳电池中国最高转换效率(CPVS Best Research-Cell Efficiencies)，其中，南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授课题组创造了全钙钛矿叠层世界纪录经国际第三方权威机构（日本电气安全环境研究所 JET）认证，全钙钛矿叠层电池认证效率达22.2%（有效面积1.15cm²）。也是目前为止，面积达1cm²及以上的钙钛矿电池效率的世界纪录（图1）。

图1 2019年太阳电池中国最高效率表

有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池因其成本低廉、易于制备和光电性能优异等特点而备受关注并且发展迅速，电池转化效率已从3.8%提升到如今的25.2%，被认为是下一代最具应用前景的低成本高效率光伏技术。其中，全钙钛矿叠层太阳能电池是突破单结电池效率极限，实现更高光电转换效率最有效的可行性途径。

全溶液法加工制得的钙钛矿/钙钛矿叠层太阳能电池中，宽带隙的钙钛矿作为顶电池吸收短波长部分的太阳光，窄带隙的钙钛矿作为底电池吸收长波长部分的太阳光，可以有效提高太阳光谱的利用率，降低单结电池中载流子的热弛豫损失，从而提高光电转换效率。

虽然全溶液法制备全钙钛矿叠层太阳能电池能耗低且方法简单，但制备第二层钙钛矿时容易破坏第一层已经制备好的钙钛矿，因此需要一层致密的溶剂阻挡层，同时作为隧穿结来实现叠层电池的串联互联。目前已报道的多数钙钛矿/钙钛矿两端叠层电池中采用溅射制备的掺锡氧化铟（ITO）作为隧穿结结构中，但其导电率较高，容易产生漏电流，导致叠层电池短路，阻碍薄膜电池组件的单片集成互联；ITO薄膜会有显著的近红外光吸收，降低叠层电池的短路电流密度，从而降低叠层电池的效率。

谭海仁教授课题组提出了一种致密层加金属层的新型隧穿结结构，采用原子层沉积技术制备致密的SnO₂层（约20纳米厚度），解决了现有溶液法制备钙钛矿/钙钛矿叠层电池中的溶剂正交问题；同时引入金属薄层（约1纳米厚），实现载流子的高效隧穿复合，有效减少叠层电池在隧穿结中的开路电压和填充因子的损失，实现叠层太阳能电池制备过程的简化，可普适于大面积钙钛矿/钙钛矿叠层电池的工业生产。另一方面，通过在铅锡共混钙钛矿前驱体溶液中引入金属锡粉来，利用锡元素不同价态间的归中反应，有效抑制了二价锡离子的氧化并将四价态的锡离子还原成二价锡离子，成功制备了高质量的窄带隙钙钛矿薄膜。

结合高效的窄带隙钙钛矿电池和新型的隧穿复合结，谭海仁教授课题组成功实现了高性能的全钙钛矿叠层太阳能电池，经第三方认证机构（日本电气安全环境研究所 JET）检测，大面积叠层电池效率达22.2%，为目前报道面积大于1cm²钙钛矿叠层电池的世界记录，远高于此前报道的大面积单结钙钛矿电池最高效率20.9%（韩国KRICT创造）。