福建省高校团队研究成果登上《科学》

攻克钙钛矿太阳能电池稳定性难题

福建省高校团队研究成果登上《科学》

东南网1月10日讯 （福建日报记者 李珂） 北京时间1月9日，厦门大学材料学院张金宝教授团队与西安交通大学梁超教授团队合作，在国际顶级期刊《科学》（Science）上发表最新研究成果，团队开发出固态分子压印退火（MPA）新方法，为提升钙钛矿太阳能电池稳定性提供了新思路。

据介绍，钙钛矿太阳能电池因光电转换效率高、制作工艺简单、成本低廉，成为太阳能发电领域的研究和产业开发热点。然而，传统热退火制作钙钛矿多晶薄膜时，易诱发碘空位等晶体缺陷，这些缺陷会加速钙钛矿结构降解，导致电池在光照、潮湿、高温等实际工况下性能衰减，是制约器件长期稳定工作的关键瓶颈。

针对这一核心难题，研究团队创新提出“固态分子压印退火”方法。在加热退火过程中，将一种吡啶基分子模板直接压印在钙钛矿薄膜表面，无需额外溶剂，就能从分子层面实时约束缺陷演化。其中，优化设计的2-吡啶乙胺分子与钙钛矿表面欠配位的铅离子形成稳定的双齿配位结构，有效稳固铅-碘键的连接网络，从源头上阻止碘空位缺陷的产生与扩散。

这种“边结晶、边保护”的策略，既能提高钙钛矿材料的结晶度，又能显著抑制晶体缺陷的产生和移动。实验数据显示，用这种方法制作的钙钛矿太阳能电池，表现出了优异的性能：0.08cm^2小面积电池光电转换效率最高达26.6%，权威认证效率为26.5%；1cm^2大面积电池效率接近25%；16cm^2大面积模组器件效率也能保持在23%。

更值得关注的是电池的优异稳定性和耐用性：在85℃、相对湿度60%的连续工作条件下（符合ISOS-L-3标准），持续运行超1600小时后，效率仍保持初始值的98%以上；在环境中存放超5000小时（符合ISOS-D-1标准），性能几乎无衰减。

厦门大学材料学院为论文的第一通讯单位，厦门大学2022级博士研究生胡健飞为本文第一作者，厦门大学材料学院张金宝教授、杨丽助理教授为本文通讯作者，西安交通大学梁超为共同通讯作者，西安交通大学博士研究生林越辛、福建农林大学蔡庆斌副教授、厦门大学肖远辉博士为本文共同第一作者。

本研究得到了国家自然科学基金、深圳市自然科学基金、江西省自然科学基金、厦门大学校长基金等项目的资助。