10月14日，深圳理工大学材料科学与能源工程学院副教授白杨联合云南大学教授张文华、香港理工大学助理教授杨光，在国际顶级材料期刊Advanced Materials上发表最新成果，创新性地引入新型配体盐酸丙二脒（MAMCl），成功攻克了宽带隙钙钛矿太阳能电池效率与稳定性的核心难题，推动全钙钛矿叠层电池效率突破至29.0%（认证值为28.06%），为新一代光伏技术的商业化应用奠定了关键基础。

在此项工作中，深圳理工大学同中国科学技术大学联培硕士生金明镜、澳门大学联培博士生习晨鹏为共同第一作者，白杨、杨光、张文华为共同通讯作者。

论文上线截图

创新解决方案：

巧思设计“双齿锚定”分子向导

太阳能电池是一种利用太阳能发电的装置。其中，全钙钛矿叠层太阳能电池凭借“宽带隙钙钛矿顶电池+窄带隙锡铅钙钛矿底电池”的组合，理论效率远超单结光伏电池，被视为光伏领域的下一代核心技术。然而在实际应用中，宽带隙钙钛矿顶电池始终面临着晶体取向混乱、晶面占比低等等性能瓶颈，导致电荷传输效率低、开路电压损失大、材料稳定性差等问题，从而大幅降低了电池开路电压与使用寿命。

此前，业界尝试了多种改良方案，比如通过使用苯乙胺碘化物等大分子添加剂调控晶体取向，但因空间位阻大、绝缘性强，易阻断电荷传输；同时，晶格应变缓解大多依赖二维钙钛矿中间体或外部后处理，流程复杂难以量产。因此，研发能同步解决取向、应变、电荷传输三大问题的一体化方案，成为了全钙钛矿叠层电池突破的关键。

a)未添加MAMCl与添加MAMCl的钙钛矿薄膜的XPS能谱中4f轨道铅元素（Pb）、3d轨道碘元素(I)和3d轨道溴元素（Br）的能谱。d)对照组与MAMCl处理组钙钛矿薄膜的X射线衍射（XRD）图谱。e)采用对照组与MAMCl方法制备的钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜（GIWAXS）图像。f)MAMCl吸附在钙钛矿薄膜（100）、（110）和（111）晶面的密度泛函理论（DFT）计算模型。

面对挑战，研究团队独辟蹊径，从分子设计的源头出发，提出了“双齿锚定”创新思路，并成功筛选出新型配体MAMCl。其独特分子结构通过短碳链连接酰胺与脒端基，与钙钛矿中的铅离子表现出强大的结合亲和力。

这一结构设计具有三大核心优势：

一是能够作为“向导”，精准引导晶体优先沿着最利于电荷传输的（100）晶面生长，从源头提升薄膜质量，为电能高效传输打好基础；

二是分子结构紧凑，不含空间位阻基团，有效避免了传统添加剂阻碍电荷传输的弊端，有利于钙钛矿/电荷传输层界面处的电荷提取和传输，提高了电能的利用效率；

三是在热处理过程中，MAMCl通过强配位键优先锚定在晶界，像“缓冲垫”一样有效减轻晶格应变，从而大幅提升材料的热稳定性与相稳定性，提升了电池的耐用性。

性能与稳定性验证：

彰显商业化潜力

在器件性能测试中，单结1.77eV宽带隙钙钛矿太阳能电池实现了20.4%的最高能量转换效率，并具有1.369V的优异开路电压。当其集成到叠层器件中时，可获得高达29.0%（认证值为28.06%）的效率，这意味着它能把更多的阳光变成电能。

在关乎实际应用的环境稳定性方面，封装后的叠层电池在连续光照和最大功率点跟踪下，运行700小时后仍保持93%以上的初始效率，1320小时后效率维持率超过80%，远超行业平均水平，展现了巨大的商业化应用前景。

a)未添加MAMCl与添加MAMCl的钙钛矿薄膜原位XRD测量结果。Ns表示从25℃升至120℃热梯度处理过程中的成核阶段，G表示120℃等温退火过程中的晶体生长阶段。b)钙钛矿薄膜退火阶段的原位光致发光监测结果。c)不同处理工艺下钙钛矿薄膜的光致发光映射图像。d)对照组与MAMCl处理组钙钛矿薄膜的扫描电子显微镜（TRPL）图谱。e)对照组与MAMCl处理组钙钛矿薄膜的扫描电镜图像。

该研究不仅攻克了宽带隙钙钛矿“取向调控与应变缓解难以协同”的国际难题，更提出全新的“双齿配体协同调控”策略，打破了传统添加剂的性能桎梏，为高效、稳定钙钛矿光伏器件研发提供了全新设计范式；同时充分彰显了深圳理工大学在新能源材料前沿领域的原始创新能力与科研实力，未来团队将继续推动科研成果向产业化转化，为我国新能源产业高质量发展注入强劲的深圳理工力量。

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