钙钛矿电池迎来“抗衰”突破：新型退火技术重塑光伏未来

在清洁能源快速发展的浪潮中，太阳能电池技术始终是科研攻关的重点领域。其中，钙钛矿太阳能电池凭借其高光电转换效率、低成本制备工艺和可柔性加工等优势，被视为下一代光伏技术的有力竞争者。然而，长期以来，这类电池在实际应用中的稳定性问题如同一道“天花板”，严重制约了其商业化进程。如今，这一瓶颈正被一项创新性研究成果悄然打破。

近日，厦门大学材料科学与工程学院张金宝教授团队联合西安交通大学梁超教授团队，提出一种名为“固态分子压印退火”的全新材料处理策略，成功实现了对钙钛矿晶体缺陷的精准干预。该成果已在国际顶尖学术期刊《科学》发表，为提升钙钛矿器件的长期运行稳定性开辟了全新路径。

传统钙钛矿薄膜的制备过程中，热退火是不可或缺的一环。它有助于晶体生长、提高薄膜质量，但同时也带来了副作用——高温环境下极易引发碘空位、铅悬挂键等本征缺陷的生成与扩散。这些微观层面的结构瑕疵不仅影响材料的电学性能，更会在光照、湿气或高温条件下加速材料分解，导致电池效率迅速下降。

针对这一核心痛点，研究团队另辟蹊径，摒弃了传统的溶剂辅助调控方式，转而设计了一种无需额外液体参与的干法处理工艺。他们在退火阶段引入特定功能化的有机分子模板，将其像“印章”一样覆盖于钙钛矿前驱体薄膜表面。这种分子具备高度选择性的配位能力，在加热过程中能主动识别并锚定材料表面易发生缺陷的位置。

尤为关键的是，研究人员精心筛选出2-吡啶乙胺作为核心分子模板。该分子两端分别含有氮原子和氨基官能团，能够在高温下与钙钛矿表层未充分配位的铅离子形成稳定的“双齿”螯合结构。这种化学作用如同为脆弱的晶格边缘穿上一层“防护铠甲”，有效强化了铅-碘骨架的连接强度，从根本上抑制了碘空位的形成与迁移。

更重要的是，这种方法实现了“边结晶、边保护”的同步过程。不同于以往先成膜再修复的被动模式，该技术在晶体生长的关键窗口期即介入调控，使高质量结晶与缺陷钝化同步完成，显著提升了薄膜的整体均匀性和结构完整性。

实验证明，采用该工艺制备的钙钛矿太阳能电池展现出惊人的环境耐受能力。在严苛的老化测试中，器件在85℃高温与60%相对湿度条件下连续工作超过1600小时后，仍能维持初始效率的98%以上；而在常温空气中静置存放达5000小时（超过半年），性能几乎未见衰减。这一数据远超当前多数同类器件的表现，标志着稳定性难题取得了实质性突破。

此外，该方法还展现出良好的工艺兼容性，无需复杂设备改造即可融入现有产线流程，具备较强的产业化潜力。专家指出，这项技术不仅适用于单结钙钛矿电池，也为叠层光伏器件的稳定性优化提供了新思路。

随着全球能源转型步伐加快，高效、稳定、低成本的光伏技术需求日益迫切。此次分子压印退火策略的成功开发，不仅是材料科学领域的一次重要创新，更为钙钛矿太阳能电池从实验室走向大规模应用注入了强劲动力。未来，伴随更多类似基础研究的积累，清洁能源的图景或将因这些微小却关键的技术跃迁而彻底改写。