武大王植平团队突破钴钛矿电池效率与稳定性协同瓶颈

近日，武汉大学王植平教授课题组的一项突破性研究成果，在知名科学期刊上正式发表。团队所自主研发的原子尺度界面键合技术，成功破解了钙钛矿太阳能电池在效率提升与长期稳定运行之间难以兼顾的核心难题，为该技术的实用化进程清除了关键障碍。

采用这项创新技术制备的电池器件，在持续高温工作的苛刻条件下，其使用寿命达到了传统对照器件的25倍以上。这一显著进步，有力地推动了该技术从实验室走向规模化应用的步伐。

钙钛矿太阳能电池作为光伏领域极具潜力的发展方向，近年来备受业界关注。然而，当前主流器件普遍依赖有机分子层对关键界面进行修饰，此类结构在光照和高温环境下容易发生分解，导致电荷传输界面性能快速衰减，严重制约了其实际部署与长期运行的可靠性。

为了突破这一瓶颈，研究团队提出了一条全新的技术路线。他们利用原子层沉积工艺，在器件的核心界面精准引入了厚度可控的氧化锡中间层。这一中间层能够分别与空穴传输层和电子传输层形成稳定的化学键合，从而从原子层面同步强化了两类界面的结构完整性与功能稳定性。

具体而言，在空穴传输侧，经过热处理后的氧化锡层与相邻材料构建了强配位结构，大幅提升了界面的耐热性能；在电子传输侧，氧化锡层则发挥着多重作用：一方面，它能够牢牢锚定界面碘化铅分子，防止其流失；另一方面，它能有效抑制卤素离子的迁移，从根源上延缓了器件性能的衰减进程。

基于上述设计思路开发的p-i-n型钙钛矿太阳能电池，在实验室测得的光电转换效率高达27.1%，经第三方权威机构认证的效率也达到了26.6%。更令人瞩目的是，在85摄氏度、持续一个标准太阳光强度的严苛老化条件下，器件运行超过5000小时后，依然能够维持初始效率90%以上的高性能输出，展现出卓越的长期稳定性。

研究进一步阐明了无机氧化锡中间层所具备的多维度协同稳定机制，包括热力学稳定性增强、界面缺陷钝化、离子迁移阻隔以及能级匹配优化等。此外，整套制备流程无需对现有复杂设备进行改造，与大面积卷对卷及涂布工艺高度兼容，具备良好的产业化适配性。该项目获得了国家自然科学基金等多项支持。