本报讯（记者史梦诗 通讯员苟冰冰）衡量太阳能电池性能的关键在于效率和寿命。武汉光电国家研究中心李雄教授团队牵头，联合瑞士洛桑联邦理工学院、加拿大多伦多大学和武汉理工大学，采用分子工程策略，攻克了钙钛矿电池产业化技术瓶颈，显著提升其发电性能和工作寿命，达到全球领先水平。该成果近日以“Radicalpolymeric p-doping and grain modulationfor stable，efficient perovskite solar modules”为题登上《科学》。
这是李雄继 2014 年以来，再次在《科学》发表钙钛矿太阳能电池领域重要研究成果。李雄、武汉光电国家研究中心荣耀光副教授、瑞士洛桑联邦理工学院 MichaelGr?tzel教授为论文通讯作者。
钙钛矿太阳能电池因其转化效率、低成本等优异特性，被誉为“下一代颠覆性光伏技术”，但其对环境比较敏感，温度、湿度、光照等都会影响其工作寿命。该问题已成为全球钙钛矿太阳能电池商业化道路上最大的“绊脚石”。
想要让钙钛矿太阳能电池更高效、长寿，需要协同提升钙钛矿光吸收层、空穴传输层及关键界面的光电性能和稳定性。如果钙钛矿光吸收层是“充电宝”，空穴传输层就是“充电线”，只有充电宝又快又多地被太阳光“充满电”，并且接通匹配的的充电线，才能源源不断地给手机“充电”。
研究人员设计了膦酸功能化富勒烯衍生物（CPPA）作为钙钛矿多晶薄膜的晶界调控分子，钝化了卤化铅钙钛矿薄膜的多样化缺陷，全面提升了钙钛矿层在光、热、湿等环境下的稳定性。研究人员设计了一种基于自由基聚合物（PPO-TEMPO）氧化还原电对作为空穴传输层的掺杂剂，让空穴传输层更加“坚固”“导电”，提升了电导率和稳定性等关键指标。最终，团队制备的1cm2器件和17.1cm2大面积模组的光电转换效率分别达到了23.5%和21.4%。经过3265小时连续光照老化测试，电池性能仍能保持初始效率的95.5%，达到国际领先水平。
李雄介绍：“攻克钙钛矿太阳能电池的稳定性瓶颈，是实现该颠覆性光伏技术商业化的最后屏障。”采用新技术生产的钙钛矿太阳能电池效率高、稳定性强、寿命长，有望广泛应用于地面电站、航空、光伏建筑一体化、可穿戴式发电器件等众多领域，在能源转型中发挥重要作用。