中國教育報-中國教育新聞網訊（記者 馮麗）記者日前從西安交通大學了解到，該?？蒲袌F隊在鈣鈦礦電池領域聯合研究再次實現重大突破。該校與廈門大學科研團隊提出“固態分子壓印退火（MPA）”策略，破解鈣鈦礦電池效率與穩定性瓶頸，使鈣鈦礦薄膜在結晶過程中實現高結晶質量與低缺陷密度的協同優化，顯著提升電荷輸運與收集效率。該成果以《分子壓印退火實現高穩定性鈣鈦礦太陽能電池》為題，于1月9日在《科學》（Science）雜志在線發表。

鈣鈦礦光伏材料近年來在器件效率上屢創紀錄，兼具高性能與低制造成本等顯著優勢，為下一代太陽能電池的發展提供了新的方向。然而，器件制備過程中不可或缺的熱退火步驟，雖有助于促進晶體生長與結晶完善，卻往往伴隨表面缺陷增多和結構退化等問題，尤其是表面碘空位缺陷在熱結晶過程中不可避免地產生，并作為“觸發源”誘發鈣鈦礦結構逐步降解。該過程還伴隨著晶格無序加劇、離子遷移增強以及不利的自摻雜效應，最終導致器件性能和穩定性顯著衰減，成為制約鈣鈦礦太陽能電池效率提升與長期穩定性的關鍵瓶頸。

針對上述關鍵挑戰，西安交通大學物理學院先進功能材料與器件物理團隊的梁超教授聯合廈門大學張金寶教授團隊，提出了一種全新的固態分子壓印退火（Molecular Press Annealing，MPA）策略。該方法在熱退火過程中，將一層致密的吡啶基分子模板原位壓印于鈣鈦礦表面，在不引入任何溶劑的條件下，實現對晶格結構的分子尺度“原位約束”。其中，精心設計的配體分子2-吡啶乙胺能夠與表面欠配位的鉛離子形成穩定的雙齒配位結構，在整個退火過程中持續穩固鈣鈦礦鉛碘骨架，有效抑制碘空位的生成與擴散，從源頭阻斷熱誘導的結構退化。

得益于該策略，鈣鈦礦薄膜在結晶過程中實現了高結晶質量與低缺陷密度的協同優化，顯著提升了電荷輸運與收集效率?；谠摷夹g制備的n-i-p結構鈣鈦礦太陽能電池，小面積器件（0.08 cm2）效率達到26.6%（經權威認證為26.5%），在1 cm2器件上實現了24.9%的高效率，在16 cm2模組器件上仍可保持23.0%的光電轉換效率。同時，器件展現出卓越的長期穩定性：在85℃、60%相對濕度（ISOS-L-3標準）的連續工作條件下運行1,600余小時后，仍保持98%以上的初始效率；在環境存儲條件（ISOS-D-1標準）下超過5,000小時，性能幾乎無明顯衰減。