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鈣鈦礦太陽能電池制備過程中，高溫退火雖能促進(jìn)晶體生長，卻會誘發(fā)表面缺陷與結(jié)構(gòu)降解，嚴(yán)重制約其效率與使用壽命。西安交通大學(xué)梁超教授團(tuán)隊聯(lián)合廈門大學(xué)張金寶教授團(tuán)隊，創(chuàng)新提出“固態(tài)分子壓印退火”（MPA）技術(shù)，于1月9日在國際期刊《科學(xué)》在線發(fā)表最新研究成果，為解決上述難題提供了新路徑。

“傳統(tǒng)退火過程中，表面碘空位像‘觸發(fā)源’，導(dǎo)致鈣鈦礦結(jié)構(gòu)從外到內(nèi)逐步降解。”梁超介紹，“我們的方法是在退火時，直接在鈣鈦礦表面壓印一層致密的吡啶基分子模板，在不使用溶劑的情況下，實(shí)現(xiàn)對晶格結(jié)構(gòu)的‘原位分子約束’?！?/p>

該策略中使用的2-吡啶乙胺分子，能與鈣鈦礦表面不穩(wěn)定的鉛離子形成穩(wěn)定配位，從而有效抑制碘空位的產(chǎn)生與擴(kuò)散，從根源上阻斷熱致降解過程?！斑@就好比給正在生長的晶體‘穿上’一層穩(wěn)固的分子外衣，讓它既長得整齊，又不易損壞?！绷撼忉尩馈?/p>

得益于這一技術(shù)，研究團(tuán)隊制備的n-i-p鈣鈦礦太陽能電池實(shí)現(xiàn)了高效率與高穩(wěn)定性的統(tǒng)一。其中，小面積器件光電轉(zhuǎn)化效率達(dá)26.6%，1平方厘米器件效率為24.9%，16平方厘米組件效率仍保持23.0%。更突出的是其穩(wěn)定性：在85℃高溫、60%濕度的嚴(yán)苛條件下連續(xù)工作1600小時后，效率保持率仍超過98%；在常溫環(huán)境中存放超過5000小時，性能幾乎無衰減。

“這項工作不僅提出了一種高效的鈍化方法，更從機(jī)制上闡釋了如何通過分子工程抑制熱誘導(dǎo)降解，為鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)提供了重要思路?！绷撼硎?。