韩国科学技术院（KAIST）的研究团队近日解决了钙钛矿太阳能电池领域的一个关键难题，即效率提升与寿命延长之间的平衡问题。通过开发一种精确调控钙钛矿电池表面钝化层内部结构的技术，该团队成功实现了超过25%的高效率与长期稳定性的同步提升。这项研究成果已发表在《焦耳》期刊上。

由化学与生物分子工程系杰出教授Jangwon Seo领导的团队，与韩国化学技术研究院（KRICT）合作，设计了一种二维钝化层技术，旨在同时优化钙钛矿太阳能电池的性能和耐久性。随着全球应对气候变化和能源转型的需求日益迫切，提高太阳能发电效率并确保其长期可靠性成为重要挑战。钙钛矿太阳能电池作为下一代高效电池备受关注，但其在高温、高湿或持续光照条件下性能下降的问题，一直是商业化的主要障碍。

以往采用3D/2D结构策略，即在3D钙钛矿层上添加2D层，虽能减少表面缺陷并增强稳定性，但2D层结构若不够坚固，仍可能随时间变形或性能衰减。为解决这一问题，研究团队引入了结构更稳定的Dion–Jacobson（DJ）型2D钙钛矿钝化层，并提出精确控制“n值”的设计策略，其中n值代表钝化层内堆叠的钙钛矿层数。DJ结构通过有机分子在两侧牢固连接钙钛矿层，类似使用更强粘合剂固定砖块，从而提升结构稳定性。

通过调整热处理条件，团队有效控制了2D钝化层内部钙钛矿层的堆叠结构，实现了更有序和坚固的构建。这使得电荷传输效率显著提高，同时DJ结构的坚固特性增强了长期稳定性。实验还揭示了热处理过程中2D钝化层内部结构的变化机理，为控制钝化层结构和工艺条件提供了原理支持。

应用该设计策略的钙钛矿太阳能电池实现了25.56%的高功率转换效率（认证效率为25.59%），并在85°C和85%相对湿度以及连续光照条件下保持高水平性能，验证了其长期稳定性。团队还将技术应用于大面积模块制造，进一步证实了优异性能。杰出教授Jangwon Seo表示：“这项研究表明，长期存在的挑战——提高效率会减少寿命，增加寿命会降低效率——可以通过表面钝化层的结构设计同时解决。这项技术在工艺条件变化下也相对稳定运行，有助于商业化的大面积制造过程。”

出版详情：作者：Jaehee Lee et al；标题：《Perovskite solar cells achieve over 25% efficiency and long lifespan simultaneously》；发表于：《Joule》(2026)。期刊信息： 焦耳