新華社西安1月9日電（記者許祖華）西安交通大學(xué)物理學(xué)院梁超教授團隊聯(lián)合廈門(mén)大學(xué)材料學(xué)院張金寶教授團隊，在鈣鈦礦材料與器件物理研究領(lǐng)域提出了一種全新的固態(tài)分子壓印退火策略，為提升鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的穩定性提供了新思路。相關(guān)研究成果1月9日在國際學(xué)術(shù)期刊《科學(xué)》雜志在線(xiàn)發(fā)表。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池具有光電轉換效率高、制作工藝簡(jiǎn)單、成本低等優(yōu)勢。然而，器件制備過(guò)程中不可或缺的熱退火步驟，雖有助于促進(jìn)晶體生長(cháng)，卻往往伴隨表面缺陷增多和結構退化等問(wèn)題，導致器件性能衰減，成為制約鈣鈦礦太陽(yáng)能電池性能的關(guān)鍵瓶頸。

為了解決這個(gè)核心難題，研究團隊提出了固態(tài)分子壓印退火策略，在熱退火過(guò)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(shí)現對晶格結構的分子尺度“原位約束”，持續抑制碘空位的生成與擴散，從源頭阻斷熱誘導的結構退化。

據介紹，得益于該策略，鈣鈦礦薄膜在結晶過(guò)程中實(shí)現了高結晶質(zhì)量與低缺陷密度的協(xié)同優(yōu)化，顯著(zhù)提升了電荷輸運與收集效率?；谠摷夹g(shù)制備的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，小面積器件（0.08平方厘米）效率達到26.6%，在1平方厘米器件上實(shí)現了24.9%的效率，在16平方厘米模組器件上仍可保持23.0%的光電轉換效率。同時(shí)，器件展現出卓越的長(cháng)期穩定性：在85℃高溫、60%相對濕度（ISOS-L-3標準）的條件下連續運行1600小時(shí)后，仍保持98%以上的初始效率；在環(huán)境存儲條件（ISOS-D-1標準）下超過(guò)5000小時(shí)，電池性能無(wú)明顯衰減。