近日，西北工业大学柔性电子研究院黄维院士团队涂用广副教授课题组联合上海空间电源研究所在钙钛矿太阳能电池紫外稳定性方面取得了突破性研究成果。相关成果以“Photoisomeric Molecule-Mediated Ion Anchoring and UV Resistance in Metal Halide Perovskites”为题发表于Research期刊上。

金属卤化物钙钛矿太阳能电池发展迅速，其光电转换效率媲美同类商业化产品。然而，与单晶硅、砷化镓等传统无机半导体材料不同，钙钛矿太阳能电池中的卤化物钙钛矿多为多晶材料，呈现出较差的稳定性。具体而言，钙钛矿材料具有软离子晶体的特性，在纳米尺度上易形成局部的离子聚集（例如卤素簇）。在高能紫外光照射下，局部的离子聚集会加剧碘离子的迁移和氧化过程，加速钙钛矿分解为碘单质和金属铅。这种由紫外光引发的级联降解反应不仅严重损害器件的光电性能，还会影响器件的长期运行寿命。因此，发展有效的紫外线防护策略，深入理解微观尺度上的离子迁移与相演化机制，对于推动钙钛矿太阳能电池的商业化进程具有重要意义。

图1 光致异构分子实现钙钛矿的离子锚定与抗紫外性提升

本工作将具有光致异构功能的2,3-双(2,4,5-三甲基-3-噻吩基)马来酰亚胺（BTTM）分子引入到钙钛矿层，实现对碘离子迁移的持续抑制，从而有效缓解了紫外线诱导的钙钛矿光降解过程。研究表明，BTTM分子的引入不仅调节了钙钛矿薄膜内的残余应力，还通过锚定卤素组分增强了钙钛矿晶格的微观结构有序性，显著抑制了局部离子聚集和相分离行为。借助这一策略，研究团队成功制备了具有优异光电性能和稳定性的钙钛矿太阳能电池。在严苛的紫外线老化测试中，掺入BTTM的器件在5 kWh/m²连续累计剂量辐照后仍保持90%以上的初始效率，展现出优异的抗紫外线稳定性。本研究从微观均匀性和功能完整性的角度揭示了钙钛矿材料的紫外降解机制，为设计高效且紫外稳定的钙钛矿太阳能电池提供了新思路。

西北工业大学柔性电子研究院硕士研究生赵雯颖和博士研究生屈铎为该研究论文的共同第一作者，涂用广副教授为论文通讯作者。该工作得到了国家自然科学基金、中央高校基本科研业务费和榆林市科技计划项目等经费的支持。

文章链接：https://spj.science.org/doi/epdf/10.34133/research.1196

（文字：赵雯颖 图片：赵雯颖 审核：王学文）