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二维中间相将钙钛矿晶格畸变由 0.22% 降至 0.09%,16.8 平方厘米组件效率达 22.25%

学术圈重大事件 · 发布 2026-08-12T00:36:36+08:00 · 更新 2026-08-12T00:40:59+08:00

核心结论

Nature Communications 8 月 11 日报道一种有序二维中间相模板,将钙钛矿光热循环晶格畸变从 0.22% 降至 0.09%;0.06 平方厘米器件效率 26.32%,16.8 平方厘米组件 22.25%,未封装器件在氮气中连续追踪 1800 小时后保留逾 92%。耐久仍限受控环境,尚不能等同户外商业寿命。

Nature Communications 8 月 11 日发表华中科技大学、长江大学等团队的开放研究,针对钙钛矿太阳能电池在日夜光照和温度循环中反复膨胀、收缩的问题提出晶格应变调控方法。动态机械应变会积累缺陷和陷阱态,使实验室初始效率较高的器件在长期运行中衰减;因此,能否控制晶体取向与热光循环下的结构演化,是从小面积纪录走向组件可靠性的关键。

团队引入高度取向的二维钙钛矿 1-(对氟苯基)双胍碘化铅作为有序中间相,模板化引导三维主体钙钛矿沿(100)晶面垂直生长。随后热退火使二维中间相分解并释放 PbI₂,后者直接参加三维晶层结晶,而不是作为惰性残留。论文报告,这种空间取向增强把光照和热诱导的晶格畸变从 0.22% 降至 0.09%,从源头削弱动态工作周期中的结构劣化。

在平面 n-i-p 架构中,0.06 平方厘米小面积器件获得 26.32% 光电转换效率,16.8 平方厘米大面积组件达到 22.25%。未封装器件在氮气环境连续最大功率点追踪 1800 小时后仍保留超过 92% 初始效率;经过 40 次严格明暗循环后保留超过 89%。这些数据同时覆盖效率、面积放大和动态稳定性,使中间相工程不仅是晶体生长技巧,也成为连接材料应变与器件寿命的可检验路线。

边界同样明确:1800 小时测试在氮气中完成,未覆盖湿热、紫外、氧气与户外机械载荷;40 次明暗循环也远少于电站多年运行次数。16.8 平方厘米仍不是商业组件尺度,含铅材料的封装与回收没有因此解决。后续需要第三方认证、标准化湿热和热循环、户外最大功率点追踪,并检查中间相配方在大面积涂布中的均匀性和批次窗口。

信息来源

可信度说明

Nature Communications 同行评议开放论文直接报告中间相化学、(100)取向、畸变由 0.22% 降至 0.09%、小器件与 16.8 平方厘米组件效率,以及氮气中 1800 小时和 40 次明暗循环结果。耐久数据仍来自受控环境,不能等同商业组件户外寿命或量产良率。

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