在“双碳”目标下，高效可再生能源技术备受关注。钙钛矿太阳能电池作为新一代光伏技术，其效率和稳定性是产业化关键。周忠敏团队通过系统性攻关，在铅基与锡铅混合两大体系上取得系列重要进展，显著提升了器件性能，为该技术的商业化应用铺平了道路。
智能速览
铅基钙钛矿太阳能电池小面积器件效率认证达26.47%。
通过引入多功能分子系统和双界面偶极子层，显著提升了器件综合稳定性。
锡铅混合钙钛矿太阳能电池冠军效率提升至24.08%。
系列成果发表于Nature Photonics、Matter等多个国际顶级期刊。
精华内容
钙钛矿太阳能电池的商业化之路，核心挑战在于如何协同提升光电转换效率与长期运行稳定性。针对这一难题，研究团队从界面工程、结晶调控与应力管理等多个维度展开了深入探索。
铅基体系界面优化
在铅基钙钛矿电池研究中，团队聚焦界面调控。通过构象工程在埋底界面构建多功能分子系统，实现了紫外屏蔽、动态应变调控与化学钝化的高效协同，使器件在光暗循环中自适应释放应力，小面积器件效率达到26.47%。
此外，引入吡啶四氟硼酸盐后，其阴离子能在钙钛矿层内定向迁移并选择性积聚于下界面，自发构建新型双界面偶极子层，从而加速载流子分离提取并优化能带对齐。另一项研究则基于硬软酸碱理论，设计含硫醇基团的交联剂修饰界面，其巯基与铅离子形成强配位键，大幅增强了界面结合力与机械完整性，认证效率达25.11%。
无电子传输层创新
针对结构简化的无电子传输层器件，研究团队在埋底界面引入了硫酸铟功能层。该功能层通过In3+/In+氧化还原电对的动态循环，能够持续将光照产生的缺陷Pb0和I0原位修复为晶格组分，有效抑制了性能衰减。这一创新策略不仅简化了器件结构，还实现了22.97%的光电转换效率，为低成本、高稳定性的钙钛矿电池设计提供了新思路。
锡铅混合结晶调控
在锡铅混合钙钛矿体系，研究核心在于解决结晶不均和锡易氧化的问题。团队从热力学和分子轨道理论出发，设计了竞争配位诱导结晶调控策略，利用特定添加剂延缓锡基钙钛矿结晶速率，实现了锡铅组分的均匀分布，器件效率提升至23.76%。
另一项创新是利用痕量水作为质子穿梭通道，降低了质子转移能垒，通过原位反应生成阳离子锚定甲脒离子，显著抑制了空位缺陷，将冠军效率进一步推高至24.08%。
长效稳定性机制探索
为提升器件的长期工作稳定性，团队设计双应力耗散路径解决热机械稳定性问题。通过在前驱液中引入PAA共聚物，在成膜阶段建立预压缩应力以抵消热膨胀应力，并利用柔性氢键网络缓解应力集中，使器件在热循环测试中能保持85%的初始效率。同时，在钙钛矿/PCBM界面引入4,4′-氧二苯胺双功能分子，协同钝化表面缺陷并增强电荷提取，为器件长效稳定运行提供了多重保障。
周忠敏团队在钙钛矿太阳能电池领域的系列研究，从分子设计到界面工程，再到应力管理，形成了一套系统性的解决方案。这些成果不仅将器件效率和稳定性推向了新高度，更重要的是揭示了内在物理化学机制，为下一代光伏技术的规模化应用奠定了坚实的科学基础，展现了广阔的应用前景。
