科技日报记者 王禹涵
钙钛矿太阳能电池制备过程中，高温退火虽能促进晶体生长，却会诱发表面缺陷与结构降解，严重制约其效率与使用寿命。西安交通大学梁超教授团队联合厦门大学张金宝教授团队，创新提出“固态分子压印退火”（MPA）技术，于1月9日在国际期刊《科学》在线发表最新研究成果，为解决上述难题提供了新路径。
“传统退火过程中，表面碘空位像‘触发源’，导致钙钛矿结构从外到内逐步降解。”梁超介绍，“我们的方法是在退火时，直接在钙钛矿表面压印一层致密的吡啶基分子模板，在不使用溶剂的情况下，实现对晶格结构的‘原位分子约束’。”
该策略中使用的2-吡啶乙胺分子，能与钙钛矿表面不稳定的铅离子形成稳定配位，从而有效抑制碘空位的产生与扩散，从根源上阻断热致降解过程。“这就好比给正在生长的晶体‘穿上’一层稳固的分子外衣，让它既长得整齐，又不易损坏。”梁超解释道。
得益于这一技术，研究团队制备的n-i-p钙钛矿太阳能电池实现了高效率与高稳定性的统一。其中，小面积器件光电转化效率达26.6%，1平方厘米器件效率为24.9%，16平方厘米组件效率仍保持23.0%。更突出的是其稳定性：在85℃高温、60%湿度的严苛条件下连续工作1600小时后，效率保持率仍超过98%；在常温环境中存放超过5000小时，性能几乎无衰减。
“这项工作不仅提出了一种高效的钝化方法，更从机制上阐释了如何通过分子工程抑制热诱导降解，为钙钛矿光伏技术的产业化推进提供了重要思路。”梁超表示。
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