香港科技大学工学院研究团队提出仿生多尺度设计策略，系统性解决钙钛矿太阳能电池商业化面临的长效稳定性问题。相关成果以“钙钛矿太阳能电池的生物启发多尺度设计”为题发表于《自然评论清洁技术》，为提升太阳能技术效率与适应性提供新思路。

钙钛矿电池虽具备低温溶液加工优势，但其界面粘附不足、机械脆性及对湿热、紫外线等环境因素的敏感性，成为制约商业化进程的核心障碍。研究指出，降解过程涉及皮米至厘米级的多尺度结构失效，需从分子到器件层面协同优化。

化学及生物工程学系周元元教授团队联合耶鲁大学、洛桑联邦理工学院等机构，提出三层次仿生策略：分子层面通过仿生分子相互作用调控结晶动力学;微观层面引入动态键与界面强化机制实现自修复;器件层面借鉴蛾眼结构、植物蒸腾等自然模型优化光管理、热耗散及环境防护。团队此前已在《科学》发表手性结构异质界面研究成果，通过螺旋苯环模拟生物弹簧提升机械耐久性;在《自然·合成》揭示层压板启发界面设计，利用多层微结构抑制缺陷并增强能级匹配。

“自然界历经亿万年演化形成的分层功能结构，为开发高效、低成本的适应性太阳能技术提供了蓝本。”周元元表示，团队正筛选仿生分子优化薄膜结晶，开发压力响应型自修复机制，并探索低成本生物微结构制造工艺。论文第一作者段天伟博士强调，该研究不仅聚焦新材料开发，更代表一种融合仿生结构、功能与可持续性的技术范式革新。

多尺度设计框架特别强调材料低毒性与循环经济兼容性。研究团队计划未来进一步集成多功能封装技术，目标将钙钛矿电池效率与寿命提升至全新量级。该成果已获劳伦斯伯克利国家实验室等机构验证，相关技术专利申请工作正在推进中。

更多信息：Tianwei Duan 等，《钙钛矿太阳能电池的仿生多尺度设计》，《自然·清洁技术评论》(2025)。