近日，厦门大学与厦门市未来显示技术研究院的研究团队在钙钛矿太阳能电池研究领域取得重要突破，在国际顶级期刊《Science Advances》上发表了题为“Dimensional Engineering of Interlayer for Efficient Large-Area Perovskite Solar Cells with High Stability under ISOS-L-3 Aging Test”的研究论文。利用低维钙钛矿（LDPs）作为三维钙钛矿（3D）表面处理层，通过精确的维度调控策略，成功实现了大面积钙钛矿太阳能组件的高效和长期稳定性，刷新了钙钛矿n-i-p结构组件的稳定性纪录，为新一代太阳能技术的规模化应用提供了理论依据和技术支持。
研究表明，低维钙钛矿（1D与2D）通过在3D钙钛矿表面形成的自组装结构，显著提升了界面电荷传输效率和缺陷钝化能力。然而，长期以来，低维钙钛矿的形成机制及其对器件性能的具体影响仍存争议。本研究通过调控三氟甲基（-CF3）基团在苯环上的不同取代位置，精确调控低维钙钛矿的维度和结构。团队发现，不同异构体配体的静电势分布和空间位阻效应，决定了低维钙钛矿的晶体维度与取向特性。其中，1D结构因其优异的通道取向和能级匹配能力，能够显著促进电荷转移，实现了器件性能的优化。
通过这一创新策略，研究团队实现了不同尺寸钙钛矿太阳能电池的高效性能：
•0.12 cm2太阳能电池的PCE高达24.19%；
•6×6 cm²（18 cm2活性面积）太阳能组件的PCE高达22.05%；
•10×10 cm²（56 cm2活性面积）太阳能组件的PCE达到20.20%。
更值得关注的是，这些组件在严格的国际光伏稳定性标准（ISOS）下表现出优异的稳定性。尤其是在ISOS-L-3协议下（85°C、50% ± 10%湿度、最大功率点跟踪测试），6×6 cm2组件在1000小时加速老化测试中，仍保持初始效率的95%，刷新了钙钛矿n-i-p结构太阳能电池组件的稳定性纪录。
研究团队通过系统构建低维钙钛矿形成机制及性能影响的理论框架，精准控制低维钙钛矿的维度与结构，成功克服了材料缺陷对电池性能和稳定性的影响。这一研究成果为钙钛矿太阳能技术的规模化、标准化提供了重要支撑，有望进一步推动这一技术在能源领域的商业化应用。团队长期致力于高性能半导体光电器件的研究，近年来，已在Nat. Commun.、Adv. Funct. Mater., Laser Photonics Rev.，IEEEEDL等权威期刊发表了多篇研究成果。
本工作由厦门大学、厦门市未来显示技术研究院张荣院士团队完成，电子科学与技术学院李澄教授、陈孟瑜助理教授以及物理科学与技术学院黄凯教授为该论文的共同通讯作者。电子科学与技术学院博士生云驿凯与萨本栋微米纳米科学技术研究院博士生常青为共同第一作者。本工作还得到萨本栋微米纳米科学技术研究院李静教授、尹君副教授器件制备方面的支持，武汉大学动力与机械学院郭宇铮教授理论模拟方面的支持。这项工作得到了国家重点研发计划（2023YFB3611203）、国家自然科学基金（61974126、62005230、62174141）、福建省自然科学基金（2021J06009）、中央高校基本科研业务费专项资金（20720210088）的资助。
