钙钛矿太阳能电池取得关键突破：揭示昼夜循环失效机制并开发无锂掺杂新技术
9月5日，中山大学发布消息，由中国科学院院士、该校柔性电子学院首席科学家黄维与柔性电子学院讲座教授秦天石领衔的科研团队，在钙钛矿太阳能电池领域取得关键进展。研究团队不仅深度揭示了电池在真实昼夜循环运行中的核心失效机制，还创新性地开发出无锂掺杂技术，显著提升器件稳定性，为钙钛矿电池的产业化提供了重要支撑。相关成果已发表于国际权威期刊《自然·能源》。
揭示真实工况下性能衰减根源
近年来，钙钛矿太阳能电池的能量转换效率已突破26%，但其长期稳定性，尤其是在户外昼夜交替环境下的耐久性，仍是制约商业化的核心瓶颈。现有稳定性测试多基于持续光照或恒暗条件，难以反映实际使用场景。
研究发现，在明暗交替循环中，传统器件中的锂离子会从空穴传输层迁移至钙钛矿吸光层，并被还原为金属锂。该过程诱发钙钛矿由高性能α相向非光活性δ相转变，导致电池性能快速衰退。这一失效机制在常规测试条件下无法显现，是此前稳定性评估的重要盲区。
创新无锂掺杂技术实现高效稳定双突破
针对上述问题，团队设计并合成了新型无锂掺杂剂——甲基铵双（三氟甲磺酰）亚胺盐（MATFSI），替代传统含锂掺杂剂LiTFSI。采用MATFSI的器件实现了26.1%的光电转换效率（认证效率达25.6%），空穴迁移率显著提升，电荷提取能力增强。
更重要的是，新器件在模拟真实环境的光暗循环及电压开关测试中表现出优异的运行稳定性，验证了无锂策略在提升实际应用可靠性方面的巨大潜力。
推动钙钛矿电池产业化进程
该研究成果由南京工业大学与中山大学联合完成，已获得专利保护。团队提出的无锂掺杂方案为下一代高效率、高稳定钙钛矿太阳能电池的材料设计提供了明确方向。目前，研究团队正积极推进技术成果转化与应用落地。
