网易首页 > 网易号 > 正文 申请入驻

2026年首篇!西安交通大学梁超教授团队《科学》发文

0
分享至

2026年,

西安交通大学科研团队新年

在《科学》(Science)首发文!

在钙钛矿电池领域联合研究

再次实现重大突破!

西安交通大学与厦门大学科研团队

提出“固态分子压印退火(MPA)”策略,

破解钙钛矿电池效率与稳定性瓶颈,

使钙钛矿薄膜在结晶过程中

实现高结晶质量与低缺陷密度的协同优化,

显著提升电荷输运与收集效率。

□ 论文标题:Molecular press annealing enables robust perovskite solar cells(分子压印退火实现高稳定性钙钛矿太阳能电池)

□ 作者信息:西安交通大学物理学院为通讯作者单位,博士研究生林越辛为本文共同第一作者,梁超教授为通讯作者,厦门大学材料学院张金宝教授、杨丽助理教授为共同通讯作者。

论文得到了西安交通大学分析测试中心在材料结构测试与分析方面提供的大力支持。本研究得到了国家重点研发计划、国家自然科学基金、西安交通大学青年拔尖人才支持计划、中央高校基本科研业务费以及电工材料电气绝缘全国重点实验室等项目的资助。

研究背景

钙钛矿光伏材料近年来在器件效率上屡创纪录,兼具高性能与低制造成本等显著优势,为下一代太阳能电池的发展提供了新的方向。然而,器件制备过程中不可或缺的热退火步骤,虽有助于促进晶体生长与结晶完善,却往往伴随表面缺陷增多和结构退化等问题,尤其是表面碘空位缺陷在热结晶过程中不可避免地产生,并作为“触发源”诱发钙钛矿结构逐步降解。该过程还伴随着晶格无序加剧、离子迁移增强以及不利的自掺杂效应,最终导致器件性能和稳定性显著衰减,成为制约钙钛矿太阳能电池效率提升与长期稳定性的关键瓶颈。

科研创新

针对上述关键挑战,西安交通大学物理学院先进功能材料与器件物理团队的梁超教授联合厦门大学张金宝教授团队,提出了一种全新的固态分子压印退火(Molecular Press Annealing,MPA)策略。该方法在热退火过程中,将一层致密的吡啶基分子模板原位压印于钙钛矿表面,在不引入任何溶剂的条件下,实现对晶格结构的分子尺度“原位约束”。其中,精心设计的配体分子2-吡啶乙胺能够与表面欠配位的铅离子形成稳定的双齿配位结构,在整个退火过程中持续稳固钙钛矿铅碘骨架,有效抑制碘空位的生成与扩散,从源头阻断热诱导的结构退化。

得益于该策略,钙钛矿薄膜在结晶过程中实现了高结晶质量与低缺陷密度的协同优化,显著提升了电荷输运与收集效率。基于该技术制备的n-i-p结构钙钛矿太阳能电池,小面积器件(0.08 cm2)效率达到26.6%(经权威认证为26.5%),在1 cm2器件上实现了24.9%的高效率,在16 cm2模组器件上仍可保持23.0%的光电转换效率。同时,器件展现出卓越的长期稳定性:在85℃、60%相对湿度(ISOS-L-3标准)的连续工作条件下运行1,600余小时后,仍保持98%以上的初始效率;在环境存储条件(ISOS-D-1标准)下超过5,000小时,性能几乎无明显衰减。

图1 MPA工艺及钙钛矿薄膜退火过程中的实时表征。(A)2-Pyy压印薄膜的制备过程。(B)钙钛矿退火过程中MPA的工艺流程。(C)和(D)分别为基于对照组和MPA处理组的钙钛矿薄膜的原位光致发光强度随退火时间的变化曲线。(E)对照组和MPA处理组FAPbI3钙钛矿衍射峰的时间分辨原位XRD强度演变曲线。插图为强度映射图像。(F)PbI2衍射峰的积分强度随时间的变化。

图2 MPA策略功能机制的理论模拟和实验验证。(A至D)对照薄膜在423 K模拟热退火条件下的快照。(E至H)MPA处理薄膜在423 K模拟热退火条件下的快照,揭示了增强的结构稳定性和降低的动态无序性。(I)具有不同配位基序的配体工程化吡啶基分子在钙钛矿表面的吸附能。(J)对照薄膜和MPA处理薄膜中空位缺陷的形成能。(K)退火后对照薄膜和MPA处理薄膜的C 1s高分辨率XPS谱图。(L)和(M)分别为对照组和经MPA处理组钙钛矿太阳能电池的深度依赖性陷阱密度分布图。

图3 钙钛矿薄膜质量和降解机制的表征。(A)和(B)分别为对照组(A)和MPA处理组(B)薄膜的太赫兹光电导谱。(C)和(D)分别为常规退火和所提出的MPA策略及功能机制过程中钙钛矿降解路径的示意图。(E)和(F)分别为对照组和MPA处理组薄膜的开尔文探针力显微镜表面电势图。(G)和(H)分别为沿(E)和(F)中标记紫色线的线扫描轮廓图。(I)和(J)分别为对照组和MPA处理组薄膜的导电原子力显微镜电流图。(K)和(L)分别为沿(I)和(J)中紫色路径的线轮廓图。

图4 MPA策略的光伏性能和普适性。(A)采用传统溶液法钝化和固态MPA策略制备的钙钛矿太阳能电池的J-V曲线。(B)基于MPA策略的大尺寸器件(1 cm2)的J-V曲线。(C)器件性能的统计分析,用于测试MPA技术的重复使用性。(D)ISOS-L-3协议下对照组和MPA处理组器件的运行稳定性。(E)ISOS-D-1协议下未封装的对照组和MPA处理组器件在环境条件下避光长期储存稳定性测试。

研究意义

该成果以《分子压印退火实现高稳定性钙钛矿太阳能电池》(Molecular press annealing enables robust perovskite solar cells)为题,于1月9日在《科学》(Science)杂志在线发表,标志着西安交通大学在钙钛矿材料与器件物理研究领域再次实现重大突破。

特别声明:以上内容(如有图片或视频亦包括在内)为自媒体平台“网易号”用户上传并发布,本平台仅提供信息存储服务。

Notice: The content above (including the pictures and videos if any) is uploaded and posted by a user of NetEase Hao, which is a social media platform and only provides information storage services.

相关推荐
热点推荐
被吐槽,主持金球奖颁奖礼时亨利多次陷入尴尬场面

被吐槽,主持金球奖颁奖礼时亨利多次陷入尴尬场面

懂球帝
2026-10-27 19:04:03
啊!签回威少救火?雷霆GM正式回应......

啊!签回威少救火?雷霆GM正式回应......

篮球实战宝典
2026-10-27 21:11:01
美国媒体确认了:中国麻将在美国爆火,哪怕30美元成本的麻将卖到400美元,美国客户也毫无怨言的排队抢购

美国媒体确认了:中国麻将在美国爆火,哪怕30美元成本的麻将卖到400美元,美国客户也毫无怨言的排队抢购

吉刻新闻
2026-10-27 20:07:40
黄景瑜案子判了,判的还不轻,家暴、和迪丽热巴结婚早真相大白

黄景瑜案子判了,判的还不轻,家暴、和迪丽热巴结婚早真相大白

林轻吟
2026-10-27 16:35:08
郭华萍:表面是人民公仆,实际是电诈魔头,竟折磨多名中国人致死

郭华萍:表面是人民公仆,实际是电诈魔头,竟折磨多名中国人致死

米果说识
2026-10-07 11:38:34
百合网创始人慕岩在朋友圈化缘,网友:我记得他很飞扬跋扈啊

百合网创始人慕岩在朋友圈化缘,网友:我记得他很飞扬跋扈啊

东方豪侠
2026-10-27 11:04:46
存款利率突然上涨了,2%的大额存单瞬间被秒空,钱突然就有地方去了

存款利率突然上涨了,2%的大额存单瞬间被秒空,钱突然就有地方去了

房产有点意思
2026-10-26 23:12:51
章建平夫妇出手,大举加仓两股

章建平夫妇出手,大举加仓两股

21世纪经济报道
2026-10-27 20:37:36
张雪没想到,“如胶似漆”的东鹏特饮,和代言人解约让他大获好评

张雪没想到,“如胶似漆”的东鹏特饮,和代言人解约让他大获好评

法老不说教
2026-10-27 18:03:25
知名经济学家:居民不花钱,其实是因为已经进入了极限状态

知名经济学家:居民不花钱,其实是因为已经进入了极限状态

午夜搭车a
2026-10-22 01:32:16
真的来了!苹果又发布两款 Pro 新品,这次价格良心了

真的来了!苹果又发布两款 Pro 新品,这次价格良心了

XCiOS俱乐部
2026-10-27 21:28:20
领导说过那句高水平的话,让你受用至今,网友:一语惊醒梦中人!

领导说过那句高水平的话,让你受用至今,网友:一语惊醒梦中人!

夜深爱杂谈
2026-10-27 11:54:45
坏消息:中国3.4亿退休老人们面临的非常严峻问题,已经到来了

坏消息:中国3.4亿退休老人们面临的非常严峻问题,已经到来了

石辰搞笑日常
2026-10-27 04:28:33
刘畊宏直播间凉了,“老板娘”的身材戳破了多少人的减肥梦?

刘畊宏直播间凉了,“老板娘”的身材戳破了多少人的减肥梦?

看尽落尘花q
2026-08-23 19:28:46
中国球迷不接受姆巴佩道歉!全网抗议:他竟认为自己没错 脸都不露

中国球迷不接受姆巴佩道歉!全网抗议:他竟认为自己没错 脸都不露

风过乡
2026-10-27 21:41:39
消失十年的Cover Flow要回来了?苹果音乐用户先吵翻了

消失十年的Cover Flow要回来了?苹果音乐用户先吵翻了

碳基打工人
2026-10-27 06:15:59
《嫁金钗》大结局:被红线折磨而死的魏姝,扮演者竟曾是女团门面

《嫁金钗》大结局:被红线折磨而死的魏姝,扮演者竟曾是女团门面

陈意小可爱
2026-10-27 14:31:54
31+12+6!伦德伯格比肩文班亚马,助勇士134-114首胜掘金

31+12+6!伦德伯格比肩文班亚马,助勇士134-114首胜掘金

奕辰说球
2026-10-28 06:38:46
发现一个残忍真相:不管你多爱自己的儿女,不遗余力供他们上大学,把他们抚养成人,给他们最好的,他们也不一定会像你爱他们那样爱你

发现一个残忍真相:不管你多爱自己的儿女,不遗余力供他们上大学,把他们抚养成人,给他们最好的,他们也不一定会像你爱他们那样爱你

窈窕妈妈
2026-10-27 21:37:16
美国真要变天了!特朗普马斯克双双爆雷,两大巨头全陷致命危机

美国真要变天了!特朗普马斯克双双爆雷,两大巨头全陷致命危机

巷北楠猫本尊
2026-10-26 18:06:01
2026-10-28 07:56:49
微言校园
微言校园
报道教育新热点传播校园正能量
7495文章数 3028关注度
往期回顾 全部

科技要闻

M6芯片版14英寸MacBook Pro:15999元起

头条要闻

法国访谈节目《The Bridge》就姆巴佩事件道歉

头条要闻

法国访谈节目《The Bridge》就姆巴佩事件道歉

体育要闻

世界上最无趣的前锋,拿下了金球奖

娱乐要闻

芒果遇到厉娜和许飞笑发财了!

财经要闻

订单越厚,账单越重:算力租赁的杠杆游戏

汽车要闻

纯电续航1003km 大五座SUV腾势N8正式开启预订

态度原创

数码
艺术
家居
手机
健康

数码要闻

三星发布首款开放式耳机Galaxy Buds On 集成Gemini Live人工智能助手

艺术要闻

寒江不只有孤隐,风雪里有一秤人间 —— 读朱邦《丰溪渔隐图》

家居要闻

2026建博会(广州) 公装联探展交流活动

手机要闻

苹果发布iOS 27.2更新 Siri AI新增多语言支持并带来160余项安全修复

查不出猝死风险?可能是项目没做对

无障碍浏览 进入关怀版