在全球清洁能源领域，光伏(PV)作为将阳光转化为电能的技术系统，是极具前景且应用广泛的解决方案。当下，硅基太阳能电池性能卓越，但能源工程师们并未止步，仍在积极探寻更耐用、高效且经济的光伏技术。

钙钛矿太阳能电池(PSC)作为一种新兴力量崭露头角。它基于具有特征原子排列的钙钛矿材料制造，成本较低且能保持良好效率，还具备较高的能量转换效率，其材料合成也比硅晶片更为容易，潜力巨大。然而，钙钛矿太阳能电池的大规模部署和商业化进程并非一帆风顺，其中最突出的限制在于，提高电池效率会对其长期稳定性产生不利影响，二者难以兼顾。

近日，南洋理工大学的研究人员带来了突破性进展。他们提出的新策略旨在克服钙钛矿太阳能电池效率与稳定性之间的矛盾，相关研究成果发表在《自然·能源》杂志上。该策略聚焦于改善化学惰性低维(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，能够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以解决钙钛矿太阳能电池(PSC)中效率和稳定性之间的权衡问题。”不过，其形成面临阻碍，一是大体积阳离子低反应性，二是其前体在与底层钙钛矿相容的正交溶剂中溶解度受限。为此，研究团队引入选择性模板生长策略，利用传统亚稳态LD界面作为模板，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卤金属酸盐界面作为太阳能电池内部钙钛矿材料间的界面层，具有化学惰性，可抵抗不良化学反应，防止钙钛矿材料降解。研究人员设计出新的两步生长方法，先生成易形成但稳定性欠佳的亚稳态低维界面，再通过有机阳离子交换工艺，将初始阳离子替换为体积更大、更稳定的阳离子。

研究人员运用该策略在真实的PSC中生长CI LD卤代金属酸盐界面，并开展一系列测试评估电池性能。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依旧良好。具体而言，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分别保持了初始效率的93%和98%以上。

这一策略的多功能性解锁了CI LD接口的使用，为开发更高效、稳定的PSC奠定了基础。目前，该研究团队提出的新生长策略将进一步改进，并应用于其他钙钛矿太阳能电池的制造。未来，有望助力实现低成本、耐用且性能更优的钙钛矿基光伏电池，推动光伏行业迈向新高度。

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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)。