武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的研究團隊在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得重大突破，相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》上。研究團隊開發(fā)出一種新型“原子尺度界面鍵合”技術(shù)，通過引入氧化鉿（HfOx）中間層，成功解決了鈣鈦礦電池效率與穩(wěn)定性難以兼顧的長期難題。

傳統(tǒng)高性能鈣鈦礦電池多采用有機分子層進行界面修飾，但這類材料在持續(xù)光照和高溫環(huán)境下易發(fā)生性能衰減，限制了器件的實際使用壽命。研究團隊針對這一瓶頸，利用原子層沉積工藝在電池關(guān)鍵界面引入可調(diào)控的氧化鉿中間層。該技術(shù)通過在空穴傳輸層制備經(jīng)過退火處理的n型HfOx層，其富含羥基的路易斯酸性特性可與自組裝分子形成高強度三齒配位結(jié)構(gòu)，顯著提升了界面的熱穩(wěn)定性和機械附著力。

在電子傳輸層一側(cè)，研究團隊設(shè)計了p型HfOx中間層，通過強的Hf···F鍵合作用固定鈍化分子，有效抑制高溫脫附現(xiàn)象。這種設(shè)計同時阻斷了碘離子向金屬電極的遷移路徑，從根源上減緩了器件性能衰退。實驗數(shù)據(jù)顯示，采用該技術(shù)制備的p-i-n型鈣鈦礦電池功率轉(zhuǎn)換效率達27.1%（第三方認證效率26.6%），在85℃持續(xù)光照條件下運行5000小時后仍能保持初始效率的90%以上，高溫工作壽命較傳統(tǒng)器件提升25倍。

這項突破不僅實現(xiàn)了效率與穩(wěn)定性的同步提升，更建立了通過無機氧化物中間層實現(xiàn)原子級精準界面調(diào)控的全新機制。研究團隊指出，該技術(shù)路線與大面積生產(chǎn)工藝高度兼容，為鈣鈦礦光伏技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用提供了關(guān)鍵解決方案。項目實施過程中得到國家自然科學(xué)基金和國家重點研發(fā)計劃的支持，相關(guān)成果已形成完整的技術(shù)專利體系。