浙大杭州国际科创中心携手华能清能院 打破钙钛矿“短命”魔咒

　　本报讯（首席记者 周珂 通讯员 孔晓睿）过去十年，钙钛矿太阳能电池的效率提升速度令人震撼，实验室认证效率已逼近甚至追平晶硅电池。然而，真正挡在产业化门口的，不是“能不能更高效”，而是“能不能用得久”。

　　如今，钙钛矿太阳能电池的“短命”魔咒，被一项在北京户外的实测结果打破：连续运行6个月，功率输出几乎没有衰减。

　　这项由浙江大学杭州国际科创中心（以下简称“科创中心”）团队联合中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司（以下简称“华能清能院”）团队共同完成的成果，改写了钙钛矿电池的命运，有望将更高效稳定的清洁能源带进现实。

　　科创中心团队提出并验证了一种“载流子纳米缓存器”新结构，为提升钙钛矿太阳能电池的长期运行稳定性提供了全新解决方案。该结构可有效改善器件界面状态并调控运行过程中的电荷行为，从而显著延缓器件性能衰减。

　　在此基础上，科创中心团队联合华能清能院团队开展了为期六个月的户外实证测试。测试结果显示，采用新方案的电池组件在真实运行环境下保持了高度稳定的功率输出，性能衰减几乎可以忽略，充分体现了该原创技术在工程化应用和规模化发展方面的显著优势。

　　研究的第一步，是构建一种“能存电”的界面结构。团队首先制备了约30—50nm的核壳型氮化硅纳米颗粒。将该颗粒引入钙钛矿埋藏界面后，它以离散形式分布在电极表面。

　　真正的考验在于长时间光照下的缺陷演化。通过热导纳谱和深能级分析，研究发现对照器件在光照老化中会生成新缺陷并从界面向体相扩散，而引入核壳氮化硅后，这一过程被显著抑制。界面形貌显示，对照器件出现大量腐蚀坑，改性器件则保持平整；发光成像也表明缺陷诱导的非辐射复合明显减弱。这说明“电荷缓存—电场增强—缺陷钝化”的协同作用，打断了原本自我加速的退化循环。

　　这种设计带来了实实在在的性能提升：小面积电池在最大功率点连续运行3000小时后，仍保持95%初始效率，对照组仅剩约一半。更令人信服的是，面积超1200平方厘米的大尺寸组件在北京屋顶连续运行6个月（跨越冬夏两季）后，输出功率几乎没有衰减，而未改性组件输出功率已下降约67%。这一结果填平了实验室与真实环境之间的应用鸿沟。

　　这项研究提出了一种全新的稳定性设计逻辑：通过在界面引入“可存储电荷的功能单元”，主动管理载流子行为，从源头抑制缺陷演化。核壳氮化硅纳米缓存器将非晶钝化与晶体电荷捕获合二为一，使效率提升与长期稳定性首次实现真正协同。随着钙钛矿组件不断放大、应用场景不断走向户外，这种“电荷管理型界面”有望成为下一代高稳定钙钛矿器件的关键基础模块。