岭大跨学科学院学者联合研发崭新策略 实现高效稳定反式钙钛矿太阳能电池 成果发表于国际最顶级学术期刊《自然》

高效率、低制造成本的钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells）被视为革命性光伏技术，可进一步降低发电成本，推动绿色可再生能源产业的发展与减碳目标。然而，当前高效钙钛矿太阳能电池仍面临严峻的稳定性挑战，尤其是在高温条件下长时间连续运行，严重阻碍该技术的商业化进程。

岭南大学（岭大）跨学科学院助理教授吴圣钒教授参与香港城市大学、中科院深圳先进技术研究院以及吉林大学团队，开发出一种「自组装单分子层（self-assembled monolayers, SAMs）稳定策略」，可大幅提升高效钙钛矿太阳能电池的高温运行稳定性，进而提升钙钛矿光伏的商业可行性。吴圣钒教授爲共同通讯作者，有关论文发表于国际顶级学术期刊《自然》（Nature）。这是岭南大学跨学科学院首次以通讯作者身份在《自然》发表文章。

研究团队通过设计「可交联的自组装分子」（JJ24），并与既有的空穴选择性SAM分子共组装，在经过160 ℃短时加热后，JJ24与邻近空穴选择性SAM分子中的烷基链形成稳定共价键。该策略同时带来三项裨益：一是显着提升SAM分子构象稳定性，避免衬底暴露所引发的钙钛矿降解；二是改善SAM分子取向与偶极矩，使衬底功函数下移，以此增强电荷提取和减少能量损失；三是帮助SAM前驱体溶液中的溶质分散，改善SAM在衬底上的致密度，以提升器件重现性与可扩展性。

基于上述崭新方法制备的反式钙钛矿太阳能电池，实现了百分之26.98的能量转换效率，经第三方权威机构认证效率为百分之26.82。而且在国际电工委员会（IEC）制定的严苛稳定性测试标准下（ISOS-L-2），实现了连续运行1000小时无效率衰减，并于-40 ℃至85 ℃之间重复冷热循环700次后，仍保持超过百分之98的初始效率。

本研究项目的共同通讯作者、岭大跨学科学院助理教授吴圣钒教授进一步解释：「此次研究的突破，在于同时实现了接近百分之27的能量转换效率，以及在85 ℃高温条件下，长时间连续运行无效率衰减的钙钛矿太阳能电池。此外，我们的实验结果表明，该策略适用于各种主流SAM分子，因而具有良好普适性，并在放大太阳能电池面积过程中，展示出良好的可扩展性，有望在未来三至五年内推动大面积钙钛矿太阳能模块的实际部署与应用。」

有关研究成果已于《自然》上发表，文章题爲《Toughened self-assembled monolayers for durable perovskite solar cells》。该项科研工作实现了岭南大学跨学科学院在国际最顶级学术期刊的首次突破，展现了学院及大学在新能源领域的研究实力，爲推动新一代光伏技术的产业化和大规模应用奠定了重要基础。