廈門大學×西安交通大學合作發(fā)表最新Science論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

鈣鈦礦太陽能電池具有光電轉(zhuǎn)換效率高、制作工藝簡單、成本低等優(yōu)勢，已經(jīng)成為太陽能發(fā)電領(lǐng)域的研究熱點，也是產(chǎn)業(yè)開發(fā)的重點方向。

然而，制作鈣鈦礦多晶薄膜過程中不可或缺的熱退火步驟，常會誘發(fā)晶體缺陷（例如碘空位）的產(chǎn)生與累積，這些缺陷作為“誘發(fā)源”會加速鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的逐步降解，進而導致電池在實際工作條件下（光照、潮濕、高溫環(huán)境等）出現(xiàn)性能和穩(wěn)定性的衰減，這也成為制約鈣鈦礦太陽能電池效率提升與長期穩(wěn)定性的關(guān)鍵瓶頸。

2026 年 1 月 8 日，廈門大學材料學院張金寶教授、楊麗助理教授，西安交通大學梁超教授為共同通訊作者（廈門大學胡健飛、福建農(nóng)林大學蔡慶斌、西安交通大學林越辛、廈門大學肖遠輝為論文共同第一作者），在國際頂尖學術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為：Molecular press annealing enables robust perovskite solar cells 的研究論文。

熱退火處理，能夠提高鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶度并提升太陽能電池的光電轉(zhuǎn)換效率（PCE），但同時會引起表面碘流失和局部晶格降解，進而導致鈣鈦礦太陽能電池出現(xiàn)性能和穩(wěn)定性的衰減，限制了其效率提升與長期穩(wěn)定性。

在這項最新研究中，研究團隊提出一種全新的固態(tài)分子壓印退火（Molecular Press Annealing，MPA）策略，該策略在熱退火過程中，將一層致密的吡啶基分子模板原位壓印于鈣鈦礦表面，在不引入任何溶劑的條件下，實現(xiàn)對晶格結(jié)構(gòu)的分子尺度“原位約束”。整個過程中，碘空位在退火時實現(xiàn)實時修復(fù)，并通過優(yōu)化的配體工程穩(wěn)定鉛碘骨架，從而增強鈣鈦礦薄膜的結(jié)構(gòu)完整性與長期穩(wěn)定性。

分子壓印退火工藝流程圖與分子作用機制

基于該策略制備的 n-i-p 結(jié)構(gòu)鈣鈦礦太陽能電池，小面積器件（0.08 cm2）實現(xiàn)了 26.6% 的光電轉(zhuǎn)換效率（認證效率為 26.5%），在 1 cm2 器件上則實現(xiàn)了 24.9% 的光電轉(zhuǎn)換效率，在 16 cm2 模組器件上仍能保持 23.0% 的光電轉(zhuǎn)換效率。值得注意的是，器件展現(xiàn)出了卓越的耐用性和穩(wěn)定性：在最大功率點連續(xù)運行 1617 小時（ISOS-L-3 標準，85°C，60% 相對濕度）和大氣環(huán)境存儲 5280 小時（ISOS-D-1 標準，室溫，10% 相對濕度）后，器件仍分別保持初始效率的 98.6% 和 97.2%，電池性能幾乎無衰減。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea8228