Nat Energy：27.2%效率、2000小时光循环！“光致异构分子”动态缓冲晶界应力，破局钙钛矿户外稳定性难题

在真实户外条件下实现稳定且可扩展的钙钛矿太阳能电池仍然是其部署的挑战。

本文东南大学李贵祥、厦门大学王露遥、斯图加特大学Michael Saliba、那不勒斯费德里科二世大学Antonio Abate和河南大学李萌等人报道了一种提升晶界韧性的策略，通过在晶界处集成光致异构分子，实现了在接近真实的光循环和紫外暴露条件下，功率转换效率和长期运行耐久性的同步提升。该分子通过光触发的动态损伤释放机制，抑制了重复光循环过程中的晶格键断裂和缺陷积累。这一方法稳定了三阳离子铅基钙钛矿晶格，使其免受光致畸变和降解路径的影响。最终，钙钛矿太阳能电池在65°C下经过2000小时含紫外光循环测试，以及500次-40°C至85°C热循环测试后，仍保持超过95%的初始性能，并实现了27.2%的光电转换效率（认证值为26.9%）。

该策略提升了三阳离子钙钛矿光伏器件的运行稳定性和商业可行性。

研究亮点：

1. 首创光致异构动态缓冲策略：首次将光致异构分子（Ca-Abz）引入钙钛矿晶界，利用其在紫外光下可逆的E-Z异构化（键长从2.67 Å拉伸至3.02 Å，电荷转移从-7.51 |e|增至-7.82 |e|），动态释放光循环过程中积累的晶格应力，将晶界应变从0.95%降至0.10%。

2. 创纪录效率与认证稳定性：器件效率达27.2%（认证26.9%），在65°C下含紫外光循环2000小时后保持>95%初始效率，在-40°C至85°C热循环500次后保持95.7%初始效率，为光循环稳定性最佳结果之一。

3. 揭示光循环加速降解机理：通过AIMD模拟发现，光循环导致晶界处c轴晶格参数变化达-4.77%，引发Pb-I键断裂和Pb⁰生成；Ca-Abz通过动态异构化有效缓冲这种应力，抑制离子迁移和缺陷累积。

Zhang, Z., Zhu, R., Li, G. et al. Photoswitchable isomers to improve grain boundary resilience and perovskite solar cells stability under light cycling. Nat Energy (2026).

https://doi.org/10.1038/s41560-026-01993-z

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