赵东明&王勇&余学功&杨德仁Nat. Photon. : 氮化硅纳米复合材料在埋底界面实现稳定钙钛矿太阳能电池

钙钛矿太阳能电池在户外条件下的长期稳定性仍是制约其商业化的关键挑战，其中电荷积累驱动的缺陷演化是导致性能衰退的重要因素。

本研究华能集团清洁能源技术研究院赵东明、浙江大学王勇、余学功和杨德仁等人在钙钛矿太阳能电池的埋底界面引入一种非晶（壳）-晶态（核）结构的氮化硅纳米复合材料，作为“纳米储载器”以缓解电荷积累、抑制缺陷演化。非晶壳层具有低密度的未饱和悬挂键，有效钝化钙钛矿膜表面缺陷；晶态氮化硅核则可在器件工作过程中捕获积累的载流子，逐步增强内建电场，从而提升电荷抽取效率并抑制由电荷积累驱动的缺陷演化。

基于该策略的钙钛矿太阳能电池与小面积模块（10.86 cm²）分别实现了26.65%（认证26.37%）和23.17%（认证22.2%）的光电转换效率。此外，大面积钙钛矿模块（面积1252 cm²）在户外连续运行6个月后仍保持稳定的功率输出。

研究亮点：

1. 提出“纳米储载器”界面工程策略：通过非晶壳-晶态核结构的氮化硅复合材料，同时实现表面缺陷钝化与载流子捕获，从源头抑制电荷积累驱动的缺陷演化。

2. 兼顾高效率与高稳定性：单结电池效率达26.65%，大面积模块效率超过23%，且在连续光照3000小时后仍保持95%以上初始效率，户外运行6个月功率无显著衰减。

3. 揭示电荷积累-缺陷演化相互作用机制：结合电容瞬态、热导纳谱、驱能级电容分布等表征，阐明载流子捕获如何增强内建电场、抑制缺陷形成与离子迁移，为钙钛矿稳定性提升提供新视角。

Li, B., Wang, X., Zhang, T. et al. Silicon nitride nanocomposites at the buried interface for stable perovskite solar cells. Nat. Photon. (2026).

https://doi.org/10.1038/s41566-025-01819-6

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