武汉大学发表最新Science论文

编辑丨王多鱼

排版丨水成文

实现光电器件的高效稳定运行，关键在于构建牢固、可靠的电荷传输界面。当前高性能钙钛矿电池普遍采用有机分子层进行界面修饰，然而，该类材料在持续光照与高温环境下稳定性不足，易引发性能衰减，制约了器件的实际应用寿命。

2026 年 2 月 26 日，武汉大学物理科学与技术学院王植平教授团队（博士后杨远航、博士研究生程思阳为共同第一作者），在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为：Hafnium oxide interface stabilization for efficient, photothermally stable perovskite solar cells 的研究论文，在高效、稳定钙钛矿太阳能电池领域取得了新突破。

该研究提出了一种“原子尺度界面键合”技术，采用原子层沉积工艺，在电池内部关键界面引入可调控的氧化铪（HfOx）中间层，从原子尺度上同步稳定空穴与电子传输界面，成功解决了长期制约钙钛矿太阳能电池发展的效率与稳定性难以协同提升的难题。

在空穴选择性和电子选择性界面处的有机分子层对于实现高效率钙钛矿太阳能电池至关重要，然而其有限的光热稳定性阻碍了器件的长期运行。

针对上述挑战，研究团队采用了原子层沉积技术沉积氧化铪（HfOx）中间层，以在操作应力下稳定这些分子界面。在NiOx/自组装单分子层（SAM）界面处，富含羟基的路易斯酸性 n-HfOx 层（n 表示负固定电荷极性）促进三齿膦酸配位，增强了 SAM 的保留率和热耐久性。在钙钛矿/C60 界面处，p-HfOx 层（p 表示正固定电荷极性）通过 Hf⋯F 相互作用锚定 3-氟苯乙基碘化铵（3F-PEAI），该层同时作为阻挡卤化物和银离子迁移的扩散屏障。

基于该技术制备的 p-i-n 型钙钛矿太阳能电池实现了27.1%的功率转换效率（第三方认证效率为 26.6%），并在 85°C 环境空气中、1 个太阳光照条件下持续运行超过 5000 小时后，仍能保持初始效率 的90% 以上，其高温工作寿命（T90）达到对照器件的 25 倍。

该工作不仅实现了效率与稳定性的双重突破，更揭示了通过无机氧化物中间层实现原子级精准界面键合、调控电荷分布与抑制离子迁移的多重协同稳定机制。该技术路线所采用的原子层沉积技术与大面积生产工艺兼容性强，为推进钙钛矿光伏技术的产业化应用提供了关键界面解决方案。

论文链接：

https://www.science.org/doi/10.1126/science.aea3339