我国学者提出原子尺度界面键合提升钙钛矿太阳能电池稳定性

　　在国家自然科学基金项目（批准号：52473322）等资助下，武汉大学物理科学与技术学院王植平团队提出一种原子尺度界面键合技术，解决了钙钛矿太阳能电池效率与稳定性难以协同提升难题。相关研究成果以“氧化铪界面稳定策略实现高效、光热稳定的钙钛矿太阳能电池（Hafnium oxide interface stabilization for efficient, photothermally stable perovskite solar cells）”为题，于2026年2月27日发表在《科学》（Science）杂志上，论文链接：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.aea3339。

　　实现光电器件高效稳定运行的关键在于构建牢固、可靠的电荷传输界面。当前高性能钙钛矿电池普遍采用有机分子层进行界面修饰，然而该类材料在持续光照与高温环境下稳定性不足，易引发性能衰减，制约了器件的实际应用。

　　针对这一挑战，研究团队发展了原子尺度界面键合技术，利用原子层沉积工艺在空穴传输层界面制备了经过退火处理的n型HfOx中间层。该层富含羟基并呈现路易斯酸性，可与自组装分子形成强度更高的三齿配位结构，在原子尺度实现了界面分子的牢固键合，显著提升了界面的热稳定性和机械附着力。在电子传输层一侧，p型HfOx中间层则通过强的Hf···F键合作用锚定钝化分子，有效抑制了其在高温下的脱附，并同步阻断了碘离子向金属电极的迁移，从而从源头上延缓了器件性能的衰退。

　　基于该技术制备的p-i-n型钙钛矿太阳能电池获得了27.1%的功率转换效率（第三方认证效率26.6%），并在85°C、持续1个太阳光照条件下运行超过5000小时后，仍能保持初始效率90%以上的性能，其高温工作寿命（T90）达到对照器件的25倍。该工作不仅实现了效率与稳定性的双重突破，更揭示了通过无机氧化物中间层实现原子级精准界面键合、调控电荷分布与抑制离子迁移的多重协同稳定机制。该技术路线所采用的原子层沉积技术与大面积生产工艺兼容性强，为推进钙钛矿光伏技术的产业化应用提供了一种关键界面设计新方案。

图 多功能氧化铪修饰的钙钛矿太阳能电池及其稳定性