可切换光开关异构体提高晶界韧性并增强PSCs在光照循环下的稳定性

主要内容

在真实户外环境下实现稳定、可规模化的钙钛矿太阳能电池（PSCs），仍是其产业化应用面临的核心挑战。针对持续光照循环导致器件快速衰减这一关键瓶颈，河南大学李萌、厦门大学王露遥、东南大学李桂香等人联合开展系统性研究，提出一种基于光开关异构化合物的晶界调控策略，可在真实光照循环与紫外照射条件下，同步提升器件的光电转换效率与长期运行耐久性。

该联合团队研究发现，光照循环会导致钙钛矿薄膜内部产生应力累积，进而引发晶格参数显著膨胀，这一现象在晶界（GBs）处尤为突出，最终导致薄膜降解并直接削弱其光电性能。为此，团队通过在晶界引入光响应可异构化化合物，有效钝化了动态晶体缺陷，显著提升了电荷分离与抽取效率；其中，以Ca‑Abz作为光开关化合物的目标器件，实现了27.2%的光电转换效率，认证效率达26.9%（认证最大功率点跟踪（MPPT）效率为26.7%）。

这类异构分子可在含紫外光的触发下发生可逆结构转变，高效缓冲薄膜应力，有效抑制反复光照循环过程中的晶格键断裂与缺陷累积，从而稳定三阳离子铅基钙钛矿晶格，抵御光致畸变与降解路径。基于该策略，器件在65 ℃、含紫外光照循环2000小时，以及在−40 ℃至85 ℃之间完成500次热循环后，仍能保持初始性能的95%以上，展现出优异的环境适应性与长期稳定性。

该策略不仅能有效利用高能紫外光、避免器件遭受光致损伤，还可显著提升光伏器件在光照循环下的耐久性，大幅改善三阳离子钙钛矿光伏器件的运行稳定性与商业化应用潜力。研究团队认为，基于光开关异构化合物的动态调控策略，为钙钛矿光伏技术在真实户外场景中的实际应用迈出了重要一步，具有重要的理论与应用价值。

文献信息

Photoswitchableisomerstoimprovegrainboundaryresilienceandperovskitesolarcellsstabilityunderlightcycling

ZuhongZhang,RuiZhu,GuixiangLi,YingTang,HongzhuoWu,JinboZhao,JiaxinWu,ThomasW.Gries,ArtemMusiienko,ShengnanZuo,ZheLi,BingchenHe,ZhenhuangSu,XingyuGao,WeiweiZuo,BoHou,JorgePascual,LucaSapienza,LuyaoWang,Lin-LongDeng,YuJia,GangLi,PaulJ.Dyson,MohammadKhajaNazeeruddin,MengLi

https://www.nature.com/articles/s41560-026-01993-z