福建农林大学突破实现钙钛矿太阳能电池能量转换效率与稳定性双提升

东南网4月12日讯（福建日报记者 蒋丰蔓） 10日，记者从福建农林大学获悉，福建农林大学材料工程学院绿色光电器件与储能电池团队青年教师林智超与西安交通大学、河南大学、澳门大学等单位合作，在破解钙钛矿太阳能电池商业化难题上取得新进展。该研究成果已于近日发表在《自然》（Nature）上，林智超为该论文的共同第一作者。

据介绍，该研究为制备性能和稳定性兼优的钙钛矿太阳能电池提供新思路，基于一定策略优化后的钙钛矿太阳能电池可实现26.78%的能量转换效率，在标准工作状态下进行最大功率点跟踪，运行2500小时后依旧维持着82%的初始性能，相较于此前的报道有显著提升。

作为一种新型光伏器件，钙钛矿太阳能电池具有可与传统硅太阳能电池相媲美的性能和巨大的成本优势，在光伏发电、建筑集成、柔性电子等诸多领域显现出发展潜力，成为太阳能电池的重要研究方向。现实中，钙钛矿太阳能电池商业化的关键挑战在于：实现能量转换效率和稳定性的双优。

林智超团队介绍，聚合物材料在钙钛矿太阳能电池中表现出了卓越的内部封装特性，使用聚合物作为界面层可以阻挡水和氧气对钙钛矿层的侵蚀，并抑制离子扩散，提高钙钛矿太阳能电池的长期工作稳定性。然而，当聚合物层过厚时，会存在电子屏蔽效应，显著抑制电荷的提取，导致钙钛矿太阳能电池性能的损失，难以同时兼顾稳定和高效。富勒烯作为一种碳的同素异形体，呈现足球状结构，具有高效电子传导特性。1991年发现钾元素内嵌的富勒烯C60在-255°C时表现出超导行为，这是迄今为止最高的分子超导温度。有鉴于此，将内嵌金属富勒烯与聚合物相结合，有望实现高效电子传输和高稳定性的双重突破。

据介绍，该研究报道了一种磁性金属钕内嵌富勒烯-聚合物（Nd@C82-PMMA）偶联层，该偶联层通过界面极化，增强了电子提取效率，同时兼具原位封装和超快电子提取的特点，在促进电子高效传输的同时，抑制了离子扩散，保护了钙钛矿层免受水和氧气的侵蚀，助力效率和稳定性的同步提升。