電子發(fā)燒友網(wǎng)綜合報道
在全球能源轉(zhuǎn)型的浪潮下，光伏技術(shù)成為清潔能源發(fā)展的核心方向，而鈣鈦礦太陽能電池憑借高轉(zhuǎn)換效率、低成本制備等優(yōu)勢，被視作下一代光伏技術(shù)的重要突破口，卻長期受困于效率與穩(wěn)定性難以兼顧的行業(yè)難題。

2026年2月，武漢大學(xué)王植平課題組的最新研究成果在《科學(xué)》雜志在線發(fā)表，其研發(fā)的“原子尺度界面鍵合”技術(shù)成功打破這一瓶頸，讓鈣鈦礦電池的高溫工作壽命提升至對照器件的25倍，為該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用奠定了關(guān)鍵基礎(chǔ)。

鈣鈦礦電池的高效穩(wěn)定運行，核心在于構(gòu)建牢固可靠的電荷傳輸界面。此前，高性能鈣鈦礦電池普遍采用有機分子層進(jìn)行界面修飾，但這類材料存在先天短板，在持續(xù)光照和高溫環(huán)境下穩(wěn)定性不足，極易出現(xiàn)性能衰減，成為制約器件實際應(yīng)用壽命的核心因素。

如何在提升電池轉(zhuǎn)換效率的同時，強化其復(fù)雜工況下的穩(wěn)定性，成為全球科研團隊攻關(guān)的重點。王植平課題組針對這一行業(yè)痛點，另辟蹊徑從界面調(diào)控入手，提出了全新的技術(shù)解決方案。

此次研發(fā)的核心創(chuàng)新點，在于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)控的氧化鉿中間層，實現(xiàn)了空穴與電子傳輸界面的原子級同步穩(wěn)定。在空穴傳輸層界面，課題組制備了經(jīng)過退火處理的n型氧化鉿中間層，該層富含羥基且呈現(xiàn)路易斯酸性，能與自組裝分子形成強度更高的三齒配位結(jié)構(gòu)，讓界面分子在原子尺度實現(xiàn)牢固鍵合，大幅提升了界面的熱穩(wěn)定性和機械附著力。

而在電子傳輸層一側(cè)，p型氧化鉿中間層則通過強鍵合作用錨定鈍化分子，既有效抑制了鈍化分子在高溫下的脫附，又成功阻斷了碘離子向金屬電極的遷移，從源頭上延緩了器件性能的衰退，構(gòu)建起雙重穩(wěn)定防護(hù)體系。

技術(shù)突破帶來了性能的跨越式提升，基于該技術(shù)制備的p-i-n型鈣鈦礦太陽能電池，不僅實現(xiàn)了27.1%的高功率轉(zhuǎn)換效率，第三方認(rèn)證效率也達(dá)到26.6%，保持了高效的光電轉(zhuǎn)換能力。更值得關(guān)注的是其優(yōu)異的穩(wěn)定性，在85℃高溫、持續(xù)1個太陽光照的嚴(yán)苛條件下，該電池連續(xù)運行超過5000小時后，仍能保持初始效率90%以上的性能，其高溫工作壽命達(dá)到傳統(tǒng)對照器件的25倍，首次實現(xiàn)了鈣鈦礦電池效率與穩(wěn)定性的雙重突破。

同時，該研究還揭示了多重協(xié)同穩(wěn)定機制，通過無機氧化物中間層實現(xiàn)原子級精準(zhǔn)界面鍵合，同步實現(xiàn)電荷分布調(diào)控與離子遷移抑制，為鈣鈦礦電池的性能優(yōu)化提供了全新的理論思路。

這項技術(shù)的突破，不僅在基礎(chǔ)研究領(lǐng)域具有重要意義，更具備極強的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用潛力。課題組所采用的原子層沉積技術(shù)，與現(xiàn)有大面積生產(chǎn)工藝兼容性強，無需對現(xiàn)有產(chǎn)線進(jìn)行顛覆性改造，降低了技術(shù)落地的成本和難度，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)鍵的界面解決方案。

在國家自然科學(xué)基金、國家重點研發(fā)計劃的支持下，這一成果是我國在光伏材料領(lǐng)域自主創(chuàng)新的重要體現(xiàn)，也讓我國在鈣鈦礦電池核心技術(shù)研發(fā)上占據(jù)了全球領(lǐng)先地位。