中国科学院院士、中山年夜学柔性电子学院首席科学家黄维，联袂中山年夜学柔性电子学院讲座传授秦天石领衔的科研团队，于钙钛矿太阳能电池范畴取患上要害性进展，展现了真实日夜情况下的掉效机制并开发无锂掺杂新技能。该研究由南京工业年夜学及中山年夜学科研团队配合完成，相干结果9月1日发表在《天然-能源》（Nature Energy）。
“咱们的研究初次从离子迁徙与电化学还有原的角度展现了钙钛矿太阳能电池于昼夜间歇运行前提下的掉效机制。”论文配合通信作者秦天石暗示，该研究结果不仅深度剖析了钙钛矿太阳能电池于真实日夜轮回运行时的掉效焦点缘故原由，同时立异性地开发出无锂掺杂新技能，为钙钛矿电池的财产化进程注入强盛动力。
最近几年来，钙钛矿太阳能电池的机能取患了显著冲破，其能量转换效率已经冲破26%，但持久不变性，特别是于真实户外情况（日夜瓜代、温度颠簸）下的经久性，是其走向贸易化，满意现实利用需求的一年夜障碍。只管世界纪录级另外钙钛矿太阳能电池已经经由过程各类不变性测试，但这些测试多为连续光照或者恒暗前提，难以于昼夜更替的现实环境下投入利用。而电池里空穴传输层中的锂离子掺杂剂虽能有用晋升电池效率，但也轻易激发电池不不变。
面临这一挑战，研究团队经由过程试验发明，于明暗瓜代轮回这一更切近现实运行的前提中，锂离子会从空穴传输层向钙钛矿层迁徙，并被还有原为金属锂。这一历程会诱发钙钛矿吸光层从高机能的α相向非光活性的δ相发生改变，从三木SEO-而致使电池机能的快速衰减。尤为要害的是，这一机制于传统的、单一的连续光照或者连续暗中的不变性测试中彻底没法被不雅察到，这也注释了以往报导中关在含锂器件不变性结论纷歧致的缘故原由。
基在此机制，研究团队提出了立异的解决方案：设计并合成为了一种新型无锂掺杂剂——甲基铵双（三氟甲磺酰）亚胺盐（MATFSI），采用MATFSI替换传统的锂盐LiTFSI作为空穴传输层的掺杂剂。研究注解，新型掺杂剂于完成其晋升空穴传输效率的任务后，不会于薄膜中残留阳离子，从源头上防止了离子迁徙与副反映危害。
基在MATFSI的器件实现了26.1%的光电转换效率（认证效率25.6%），空穴迁徙率显著晋升，不仅电荷提取能力加强，更于模仿真实情况的光暗瓜代及电压开关轮回中揭示出显著上风，标记着该技能于面向现实运用的不变性方面取患上庞大冲破。
秦天石说，团队提供了一种颠末验证的、简朴有用的替换方案，为设计下一代兼具高效率及高运行不变性的钙钛矿太阳能电池指了然清楚的质料设计标的目的。
论文配合第一作者、中山年夜学与南京工业年夜学结合造就博士研究生赵金政暗示，今朝，相干研究技能已经得到国度专利掩护，团队下一步将继承推进相干技能的转化运用。
相干论文信息：https://doi.org/10.1038/s41560-025-01856-z
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