11月24日，青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院、高性能有機(jī)光學(xué)聚合物與先進(jìn)制造全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室周忠敏教授團(tuán)隊(duì)在Nature Photonics期刊發(fā)表題為“In situ dynamic regulation of strain at the buried interface of stable perovskite solar cells（穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池埋底界面應(yīng)變的原位動(dòng)態(tài)調(diào)控）”的研究論文。

論文截圖
青島科技大學(xué)為論文第一單位，青島科技大學(xué)化學(xué)與分子工程學(xué)院2024級(jí)博士研究生張家康為論文第一作者，周忠敏、中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過程研究所逄淑平、東南大學(xué)李崇文、上海交通大學(xué)王言博為論文共同通訊作者。

周忠敏教授在實(shí)驗(yàn)室指導(dǎo)研究生（右二為周忠敏）
近年來，鈣鈦礦太陽能電池因其優(yōu)異的光電性能、溶液可加工性和低制造成本而受到廣泛關(guān)注，其效率已超過27%，媲美成熟的硅基光伏技術(shù)。然而，在實(shí)際運(yùn)行環(huán)境中，鈣鈦礦器件持續(xù)面臨多種環(huán)境應(yīng)力因素的共同作用，這些因素協(xié)同導(dǎo)致缺陷積累并加速器件性能衰減，成為限制其商業(yè)化應(yīng)用的核心瓶頸。
為此，周忠敏教授團(tuán)隊(duì)聯(lián)合中科院青島能源所逄淑平研究員、東南大學(xué)李崇文教授、上海交通大學(xué)王言博教授提出了一種針對(duì)鈣鈦礦太陽能電池埋底界面的構(gòu)象工程策略，通過從1,1-二苯乙烯逐步演化為1-辛基-2-(1-苯基乙烯基)苯和二乙氨基羥基苯甲酰己基苯甲酸酯，構(gòu)建了一個(gè)多功能分子系統(tǒng)。該研究系統(tǒng)解耦了這些添加劑在紫外屏蔽、應(yīng)變調(diào)控和化學(xué)鈍化方面的獨(dú)立貢獻(xiàn)，并結(jié)合原位表征技術(shù)揭示了光暗循環(huán)過程中動(dòng)態(tài)界面應(yīng)變調(diào)控對(duì)提升器件穩(wěn)定性的關(guān)鍵作用。所制備的器件在0.09平方厘米和20.5平方厘米有效面積下分別實(shí)現(xiàn)26.47%和22.67%的光電轉(zhuǎn)換效率，并在ISOS-L-II連續(xù)光照測(cè)試1132小時(shí)后保持96.2%的初始效率，在ISOS-LC-1晝夜循環(huán)測(cè)試348小時(shí)后保持88.8%的效率。該研究為通過構(gòu)象工程驅(qū)動(dòng)的多功能策略設(shè)計(jì)高穩(wěn)定性鈣鈦礦太陽能電池提供了創(chuàng)新范式。

工程化分子的結(jié)構(gòu)與功能表征

鈣鈦礦埋底界面的改善

鈣鈦礦器件的光伏性能與穩(wěn)定性

光暗循環(huán)過程中的應(yīng)力與缺陷演化
據(jù)悉，該課題得到國(guó)家自然科學(xué)基金、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃、青島市自然科學(xué)基金等項(xiàng)目資助。

周忠敏教授
人物簡(jiǎn)介：周忠敏，青島科技大學(xué)化學(xué)院教授，博士生導(dǎo)師，山東省泰山學(xué)者青年專家。研究方向?yàn)楦咝Х€(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)，目前以通訊作者在Nat. Photon., Nat. Commun., Matter, Angew. Chem. Ed. Int. (10篇), Adv. Mater. (2篇), Adv. Energy Mater. (2篇), Adv. Funct. Mater. (2篇), ACS Energy Lett.(2篇), CCSChem. 等期刊上發(fā)表SCI論文60余篇，引用大于5000次；主持（包括結(jié)題）中國(guó)博士后基金、國(guó)家自然科學(xué)青年基金和面上基金、山東省泰山學(xué)者工程項(xiàng)目、山東省重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃子課題和青島市自然科學(xué)基金等。
論文鏈接https://www.nature.com/articles/s41566-025-01808-9