我國學者提出原子尺度界面鍵合提升鈣鈦礦太陽能電池穩定性

　　在國家自然科學基金項目（批準號：52473322）等資助下，武漢大學物理科學與技術學院王植平團隊提出一種原子尺度界面鍵合技術，解決了鈣鈦礦太陽能電池效率與穩定性難以協同提升難題。相關研究成果以“氧化鉿界面穩定策略實現高效、光熱穩定的鈣鈦礦太陽能電池（Hafnium oxide interface stabilization for efficient, photothermally stable perovskite solar cells）”為題，于2026年2月27日發表在《科學》（Science）雜志上，論文鏈接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aea3339。

　　實現光電器件高效穩定運行的關鍵在于構建牢固、可靠的電荷傳輸界面。當前高性能鈣鈦礦電池普遍采用有機分子層進行界面修飾，然而該類材料在持續光照與高溫環境下穩定性不足，易引發性能衰減，制約了器件的實際應用。

　　針對這一挑戰，研究團隊發展了原子尺度界面鍵合技術，利用原子層沉積工藝在空穴傳輸層界面制備了經過退火處理的n型HfOx中間層。該層富含羥基并呈現路易斯酸性，可與自組裝分子形成強度更高的三齒配位結構，在原子尺度實現了界面分子的牢固鍵合，顯著提升了界面的熱穩定性和機械附著力。在電子傳輸層一側，p型HfOx中間層則通過強的Hf···F鍵合作用錨定鈍化分子，有效抑制了其在高溫下的脫附，并同步阻斷了碘離子向金屬電極的遷移，從而從源頭上延緩了器件性能的衰退。

　　基于該技術制備的p-i-n型鈣鈦礦太陽能電池獲得了27.1%的功率轉換效率（第三方認證效率26.6%），并在85°C、持續1個太陽光照條件下運行超過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（T90）達到對照器件的25倍。該工作不僅實現了效率與穩定性的雙重突破，更揭示了通過無機氧化物中間層實現原子級精準界面鍵合、調控電荷分布與抑制離子遷移的多重協同穩定機制。該技術路線所采用的原子層沉積技術與大面積生產工藝兼容性強，為推進鈣鈦礦光伏技術的產業化應用提供了一種關鍵界面設計新方案。

圖 多功能氧化鉿修飾的鈣鈦礦太陽能電池及其穩定性