光伏(PV)作为将阳光转化为电能的技术系统，是全球极具前景且应用广泛的清洁能源解决方案之一。尽管现有硅基太阳能电池性能卓越，但能源工程师始终致力于开发更耐用、高效且经济的光伏技术。

钙钛矿太阳能电池(PSC)作为新兴的太阳能电池，能以较低成本制造且保持良好效率。它基于具有特征原子排列的钙钛矿材料，有较高能量转换效率，且所用材料比硅晶片更易合成。然而，钙钛矿太阳能电池潜力虽大，却面临诸多限制，阻碍其大规模部署与商业化。其中，提高电池效率会对其长期稳定性产生不利影响，反之亦然，这一矛盾尤为突出。

南洋理工大学的研究人员针对此问题提出新策略，相关成果发表在《自然·能源》杂志上。该策略旨在改善化学惰性低维(CI LD)卤金属酸盐界面的生长。这种界面是太阳能电池内部由金属卤化合物制成的边界层，可保护钙钛矿层免于降解，增强其长期稳定性。

饶海霞、叶森云及其同事在论文中指出，CI LD卤代金属酸盐界面结合低反应性大体积阳离子可解决钙钛矿太阳能电池中效率和稳定性的权衡问题。但此类界面的形成受大体积阳离子低反应性以及其前体在与底层钙钛矿相容的正交溶剂中溶解度限制。为此，他们引入选择性模板生长策略，利用传统亚稳态LD界面作模板，通过有机阳离子交换过程驱动更稳定的CI LD界面生长。

CI LD卤金属酸盐界面本质上是太阳能电池内部钙钛矿材料间的界面层，具有化学惰性，能抵抗导致钙钛矿材料降解的不良化学反应。研究人员设计出新的两步方法来可靠生长这些界面：先生长出易形成但稳定性不理想的亚稳态低维界面，再通过有机阳离子交换工艺，将初始形成的阳离子替换为体积更大、更稳定的阳离子。

研究人员利用该策略在真实PSC中生长CI LD卤代金属酸盐界面，并通过一系列测试评估所得电池。结果显示，这些电池能量转换效率令人满意，运行一个多月后性能良好。作者称：“我们的原型PSC在1.235 cm²的有效面积上实现了25.1%的效率，这是1 cm² PSC中报告的最高效率之一。”在85°C下运行1000小时和热老化1100小时后，PSC分别保持了其初始效率的93%和98%以上。该策略的多功能性解锁了CI LD接口的使用，为开发更高效、更稳定的PSC铺平道路。

据悉，该研究团队提出的新生长策略很快将得到进一步改进，并用于制造其他钙钛矿太阳能电池，未来或许有助于实现低成本、耐用且性能更佳的钙钛矿基光伏电池。

更多信息：Haixia Rao 等，钙钛矿太阳能电池化学惰性低维界面的选择性模板生长，《自然能源》 (2025)