編輯丨王多魚

排版丨水成文

實(shí)現(xiàn)光電器件的高效穩(wěn)定運(yùn)行，關(guān)鍵在于構(gòu)建牢固、可靠的電荷傳輸界面。當(dāng)前高性能鈣鈦礦電池普遍采用有機(jī)分子層進(jìn)行界面修飾，然而，該類材料在持續(xù)光照與高溫環(huán)境下穩(wěn)定性不足，易引發(fā)性能衰減，制約了器件的實(shí)際應(yīng)用壽命。

2026 年 2 月 26 日，武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院王植平教授團(tuán)隊(duì)（博士后楊遠(yuǎn)航、博士研究生程思陽為共同第一作者），在國際頂尖學(xué)術(shù)期刊Science上發(fā)表了題為：Hafnium oxide interface stabilization for efficient, photothermally stable perovskite solar cells 的研究論文，在高效、穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)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(shù)，采用原子層沉積工藝，在電池內(nèi)部關(guān)鍵界面引入可調(diào)控的氧化鉿（HfOx）中間層，從原子尺度上同步穩(wěn)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(fā)展的效率與穩(wěn)定性難以協(xié)同提升的難題。

在空穴選擇性和電子選擇性界面處的有機(jī)分子層對于實(shí)現(xiàn)高效率鈣鈦礦太陽能電池至關(guān)重要，然而其有限的光熱穩(wěn)定性阻礙了器件的長期運(yùn)行。

針對上述挑戰(zhàn)，研究團(tuán)隊(duì)采用了原子層沉積技術(shù)沉積氧化鉿（HfOx）中間層，以在操作應(yīng)力下穩(wěn)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(fù)固定電荷極性）促進(jìn)三齒膦酸配位，增強(qiáng)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(shí)作為阻擋鹵化物和銀離子遷移的擴(kuò)散屏障。

基于該技術(shù)制備的 p-i-n 型鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了27.1%的功率轉(zhuǎn)換效率（第三方認(rèn)證效率為 26.6%），并在 85°C 環(huán)境空氣中、1 個(gè)太陽光照條件下持續(xù)運(yùn)行超過 5000 小時(shí)后，仍能保持初始效率 的90% 以上，其高溫工作壽命（T90）達(dá)到對照器件的 25 倍。

該工作不僅實(shí)現(xiàn)了效率與穩(wěn)定性的雙重突破，更揭示了通過無機(jī)氧化物中間層實(shí)現(xiàn)原子級精準(zhǔn)界面鍵合、調(diào)控電荷分布與抑制離子遷移的多重協(xié)同穩(wěn)定機(jī)制。該技術(shù)路線所采用的原子層沉積技術(shù)與大面積生產(chǎn)工藝兼容性強(qiáng)，為推進(jìn)鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵界面解決方案。

論文鏈接：

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