从实验室到应用：我国科研团队为钙钛矿电池长效运行提供新方案，成果登上《科学》

IT之家 1 月 9 日消息，据新华社今日报道，西安交通大学与厦门大学科研团队近日在《科学》上联合发表了一项研究成果，为破解钙钛矿太阳能电池的稳定性瓶颈提供了创新性解决方案。

这项研究由西安交通大学物理学院梁超教授团队与厦门大学材料学院张金宝教授团队共同完成，他们提出了一种名为“固态分子压印退火”的新策略。

钙钛矿太阳能电池作为一种新兴的光伏技术，因其具有理论光电转换效率高、制造成本相对较低以及可采用溶液法加工等优势，被视为下一代太阳能电池的有力竞争者。然而，其商业化进程长期受限于器件的长期运行稳定性，特别是在制备过程中必需的热退火环节，常常会引发材料表面缺陷增多和结构退化，导致电池性能随使用时间而衰减。

针对这一核心难题，研究团队设计了一种全新的工艺。该方法的核心是在热退火过程中，将一层致密的吡啶基分子模板原位压印在钙钛矿材料的表面。这一过程无需引入任何额外溶剂，能在分子尺度上对钙钛矿的晶格结构实现“原位约束”。其科学价值在于能够持续抑制碘空位（一种关键缺陷）的生成与扩散，从而从源头上阻断了因热处理引发的材料结构退化路径。得益于这一策略，制备出的钙钛矿薄膜同时实现了高质量的晶体结构和极低的缺陷密度，这显著优化了薄膜内部电荷的传输与收集效率。

基于该技术制备的太阳能电池器件展现了优异的性能数据。在实验室的小面积测试单元（0.08 平方厘米）上，其光电转换效率达到了 26.6%。

当器件面积扩大至 1 平方厘米时，效率仍保持在 24.9%。更值得注意的是，在面积为 16 平方厘米的模组器件上，依旧实现了 23.0% 的转换效率，这显示了该技术具备良好的放大潜力。

在衡量实用性的关键指标 —— 长期稳定性方面，器件表现突出。在模拟极端环境的老化测试中（85°C 高温、60% 相对湿度），电池连续运行 1600 小时后，仍能保持 98% 以上的初始效率。

在常规环境存储条件下，电池性能超过 5000 小时未出现明显衰减。这些稳定性数据对于推动钙钛矿太阳能电池走向实际应用具有重要意义。

IT之家附论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea8228

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