多结太阳能电池是由许多单独的半导体结堆叠在一起组成的太阳能电池，在效率和稳定性方面都具有超越单结太阳能电池的潜力。近年来，材料科学家和工程师一直在努力寻找制造这些太阳能电池的可行材料组合。

一类在这些应用中很有前景的材料是金属卤化物钙钛矿，这种半导体具有有利于开发各种光电器件和光伏器件的固有特性。虽然基于这些半导体的串联太阳能电池的效率逐渐提高，最近达到24%，但其稳定性受到混合卤化物钙钛矿严重相偏析的阻碍。

香港城市大学的研究人员最近着手解决混合卤化物钙钛矿太阳能电池的这一局限性。他们发表在《自然能源》上的论文介绍了一种策略，可以利用基于蒽醌化合物的新设计的氧化还原介体来提高这些太阳能电池的长期稳定性和光电压。

“卤化物偏析严重限制了混合卤化物钙钛矿太阳能电池在器件运行条件下的稳定性，”吴胜凡、严一超及其同事在论文中写道。“有强烈的迹象表明卤化物氧化是卤化物分层的主要驱动力。为了缓解这个问题，我们开发了一系列基于蒽醌的多功能氧化还原介体，可以选择性还原碘并氧化金属Pb0，同时钝化缺陷通过定制的阳离子取代。”

Wu、Yan及其同事设计的新型蒽醌基氧化还原介体可选择性还原碘，同时氧化金属Pb0。值得注意的是，具有相对较低氧化电位的卤化物的氧化最终能够实现卤化物质量的传输，进而导致在钙钛矿中观察到的相分离。

研究人员设计的蒽醌衍生的氧化还原介体，即AQSH、AQSN和AQSP，最终可以抑制钙钛矿中的卤化物偏析。这可以转化为基于混合卤化物钙钛矿的太阳能电池的更高稳定性。

为了评估他们提出的设计策略，研究人员用它来开发单结宽带隙钙钛矿太阳能电池。这些电池的功率转换效率为19.58%，1.81eVPSC的开路电压为1.35V，同时还表现出增强的稳定性。

研究人员写道：“该设备在最大功率点运行500小时后，仍保留了95%的初始效率。”“最值得注意的是，通过将钙钛矿器件作为宽带隙子电池集成到单片钙钛矿-有机串联太阳能电池中，我们报告效率为25.22%(认证为24.27%)，并且具有令人印象深刻的长期运行稳定性(T90 >500h)”。

该研究小组提出的新的基于氧化还原介体的设计策略很快可以帮助提高其他具有不同成分的混合卤化物钙钛矿有机串联太阳能电池的性能。这最终可以促进这些太阳能电池的大规模部署，为旨在脱碳发电的持续努力做出贡献。

研究人员总结道：“我们的串联电池所实现的令人印象深刻的效率和运行稳定性都证明了钙钛矿有机串联太阳能电池具有超越最先进的钙钛矿串联太阳能电池的巨大潜力。”