武漢大學發表最新Science論文

編輯丨王多魚

排版丨水成文

實現光電器件的高效穩定運行，關鍵在于構建牢固、可靠的電荷傳輸界面。當前高性能鈣鈦礦電池普遍采用有機分子層進行界面修飾，然而，該類材料在持續光照與高溫環境下穩定性不足，易引發性能衰減，制約了器件的實際應用壽命。

2026 年 2 月 26 日，武漢大學物理科學與技術學院王植平教授團隊（博士后楊遠航、博士研究生程思陽為共同第一作者），在國際頂尖學術期刊Science上發表了題為：Hafnium oxide interface stabilization for efficient, photothermally stable perovskite solar cells 的研究論文，在高效、穩定鈣鈦礦太陽能電池領域取得了新突破。

該研究提出了一種“原子尺度界面鍵合”技術，采用原子層沉積工藝，在電池內部關鍵界面引入可調控的氧化鉿（HfOx）中間層，從原子尺度上同步穩定空穴與電子傳輸界面，成功解決了長期制約鈣鈦礦太陽能電池發展的效率與穩定性難以協同提升的難題。

在空穴選擇性和電子選擇性界面處的有機分子層對于實現高效率鈣鈦礦太陽能電池至關重要，然而其有限的光熱穩定性阻礙了器件的長期運行。

針對上述挑戰，研究團隊采用了原子層沉積技術沉積氧化鉿（HfOx）中間層，以在操作應力下穩定這些分子界面。在NiOx/自組裝單分子層（SAM）界面處，富含羥基的路易斯酸性 n-HfOx 層（n 表示負固定電荷極性）促進三齒膦酸配位，增強了 SAM 的保留率和熱耐久性。在鈣鈦礦/C60 界面處，p-HfOx 層（p 表示正固定電荷極性）通過 Hf?F 相互作用錨定 3-氟苯乙基碘化銨（3F-PEAI），該層同時作為阻擋鹵化物和銀離子遷移的擴散屏障。

基于該技術制備的 p-i-n 型鈣鈦礦太陽能電池實現了27.1%的功率轉換效率（第三方認證效率為 26.6%），并在 85°C 環境空氣中、1 個太陽光照條件下持續運行超過 5000 小時后，仍能保持初始效率 的90% 以上，其高溫工作壽命（T90）達到對照器件的 25 倍。

該工作不僅實現了效率與穩定性的雙重突破，更揭示了通過無機氧化物中間層實現原子級精準界面鍵合、調控電荷分布與抑制離子遷移的多重協同穩定機制。該技術路線所采用的原子層沉積技術與大面積生產工藝兼容性強，為推進鈣鈦礦光伏技術的產業化應用提供了關鍵界面解決方案。

論文鏈接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea3339