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尽管基于甲基铵碘化铅（MAPbI3）的钙钛矿太阳能电池（PSCs）具有优异的光电特性，但其商业化应用仍受限于界面能量失配、光吸收效率不足及热不稳定等问题。该研究团队提出了一种集成电子与形态工程的理论框架，旨在提升MAPbI3基PSCs的功率转换效率（PCE）。针对钙钛矿/空穴传输层界面复合与空穴提取效率低的问题，研究人员设计了由CuO和I2O5掺杂Spiro-OMeTAD组成的双空穴传输层结构，显著改善了能级排列与载流子选择性。通过结合时域有限差分（FDTD）光学分析与基于有限元法（FEM）的电热多物理场模拟表明：优化CuO/Spiro-OMeTAD传输层的掺杂浓度与厚度参数可将PCE提升至22.78%。值得注意的是，平面结构虽具有加工简便和可扩展性优势，但其近紫外与近红外吸收较弱；而纳米结构虽能实现卓越的光捕获性能，却伴随着复杂的制造工艺——这凸显了平衡设计策略的必要性。为突破这些固有局限，该工作创新性提出层级椭球图案化太阳能电池（HEPSC），通过在完整器件堆栈中引入顶层椭球纳米结构，在保持几何结构可加工性的同时，实现了全活性层宽带光捕获与光学限域增强。