新型涂层使钙钛矿太阳能电池实现27%转化效率并保持全年稳定

这项创新有望推动钙钛矿太阳能电池加速实现商业化规模应用。

由德国亥姆霍兹柏林材料与能源研究中心领衔的国际科研团队，在钙钛矿电池顶部接触层与钙钛矿层之间引入新型界面涂层后，将电池能量转化效率提升至近27%。该研究汇集出来自中国、德国、瑞士和意大利的科学家，通过创建超薄氟化分子层，在钙钛矿层与富勒烯（C60）顶部接触层之间形成化学屏障。

这项创新方案旨在提升钙钛矿电池在真实环境下的使用寿命与可靠性，攻克了制约其商业化推广的核心难题。钙钛矿电池虽因成本低、重量轻、效率高等优势被誉为新一代可再生能源技术，但其不稳定性始终阻碍市场化进程。这类新型电池的效能衰减速度远快于传统硅基太阳能板，而研究团队通过在钙钛矿层与顶部接触层间施加氟化涂层破解了这一难题。

"我们采用氟化化合物在钙钛矿与富勒烯接触层间构建近乎致密的单分子薄膜，"该研究合著者安东尼奥·阿巴特教授透露。这种特氟龙式分子层使电池实现27%的惊人转化效率，且持续运行1200小时（相当于自然光照一年）后性能无损。对比实验中，未加氟化层的参照样本在300小时后性能衰减达20%。

科学家指出，该中间层既能化学隔离钙钛矿与接触层，减少缺陷与能量损耗，又可强化相邻层结构（特别是富勒烯层）的致密性与均匀性。阿巴特解释："这实质是特氟龙效应 —— 中间层在保持电接触的同时形成阻隔缺陷的化学屏障。"

论文领衔作者、中国东南大学李贵新教授指出，新型涂层的作用远超稳定性维持。氟化化合物增强了富勒烯接触层的均匀性与密度，从而提升电荷传输效率与机械耐久性。采用该技术的电池在严苛测试中表现卓越：经受85℃环境1800小时热老化考验，以及-40℃至85℃的200次温度循环冲击后仍无性能衰减。

"使用类特氟龙分子构建中间层的构想，可追溯至我在钙钛矿材料先驱亨利·斯内斯实验室的博士后阶段，"阿巴特在总结中表示。过去十年间，钙钛矿材料效率已从2014年的15%飙升至现今近30%，耐久性成为商业化最后关卡。这项研究有望填补高性能与长效稳定之间的鸿沟，为屋顶光伏、柔性设备及叠层太阳能组件等新技术发展注入加速度。

研究成果已发表于《自然·光子学》期刊。

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