武漢大學(xué)物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院的研究團(tuán)隊(duì)在鈣鈦礦太陽能電池領(lǐng)域取得重要突破，相關(guān)成果發(fā)表于國際權(quán)威期刊《科學(xué)》上。該研究提出了一種創(chuàng)新的“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。

鈣鈦礦太陽能電池因其高理論效率潛力備受關(guān)注，但實(shí)際應(yīng)用中面臨兩大挑戰(zhàn)：一是電荷傳輸界面在高溫和光照下易退化，二是離子遷移導(dǎo)致性能衰減。傳統(tǒng)解決方案多采用有機(jī)分子層修飾界面，但這類材料在持續(xù)工作條件下穩(wěn)定性不足，限制了器件壽命。研究團(tuán)隊(duì)另辟蹊徑，利用原子層沉積工藝在電池關(guān)鍵界面構(gòu)建無機(jī)氧化物中間層，從原子層面實(shí)現(xiàn)界面結(jié)構(gòu)的精準(zhǔn)調(diào)控。

具體而言，團(tuán)隊(duì)在空穴傳輸層界面制備了經(jīng)退火處理的n型HfOx層，該層表面富含羥基且呈路易斯酸性，能與自組裝分子形成穩(wěn)定的三齒配位結(jié)構(gòu)，顯著增強(qiáng)界面熱穩(wěn)定性和機(jī)械附著力。在電子傳輸層側(cè)，p型HfOx層通過強(qiáng)Hf···F鍵合作用固定鈍化分子，有效抑制高溫脫附現(xiàn)象，同時(shí)阻斷碘離子向金屬電極的遷移路徑。這種雙重防護(hù)機(jī)制從根源上減緩了器件性能衰退。

實(shí)驗(yàn)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(dá)27.1%（第三方認(rèn)證效率26.6%），在85℃持續(xù)光照條件下運(yùn)行5000小時(shí)后，仍能保持初始效率的90%以上，高溫工作壽命（T90）較傳統(tǒng)器件提升25倍。這項(xiàng)突破不僅實(shí)現(xiàn)了效率與穩(wěn)定性的同步提升，更驗(yàn)證了無機(jī)氧化物中間層在原子級(jí)界面工程中的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。

研究團(tuán)隊(duì)指出，原子層沉積技術(shù)具有大面積制備的工藝兼容性，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。該成果得到國家自然科學(xué)基金和國家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的支持，論文詳細(xì)闡述了氧化鉿界面穩(wěn)定策略的設(shè)計(jì)原理與實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證過程。