近日，华北电力大学新能源学院李美成团队依托国家重点研发计划课题、国家自然科学基金重点项目等课题支持，在国际顶级期刊Nature Communications在线发表了题为“Interfacial electrostatic repulsion inhibits iodide ion migration for enhancing reverse-bias stability of perovskite solar cells”的重要研究论文。论文第一作者是博士生蓝智能，青年教师黄浩和李美成教授为通讯作者。
太阳电池技术是太阳能大规模开发利用的核心支撑。钙钛矿太阳电池（PSCs）具有光电转换效率高、制备简便、应用灵活等突出优势，是当前最具发展潜力的新型太阳电池技术，正如火如荼地迈向大规模产业化应用。然而，实际应用过程中，钙钛矿太阳电池在高温、电场等外界因素作用下，效率会发生衰减，其中反偏压下的稳定性问题尤为严峻，成为制约电池实用化的关键难题。
本研究针对钙钛矿太阳电池的反偏压稳定性问题，创新提出一种界面静电斥力抑制离子迁移的策略，该策略通过在钙钛矿界面引入具有富含负电荷-SO3H基团的四（4-磺酸苯基）甲烷，与碘离子之间形成静电排斥作用，以非键合、可逆方式抑制了反向偏压下的碘离子跨层迁移，从而实现了电池反向偏压稳定性的有效增强。
图1 界面静电斥力策略抑制碘离子跨层迁移
基于该策略，TiO2基平面PSCs和SnO2基平面PSCs分别实现了25.80%和26.21%（认证效率26.09%）的光电转换效率。电池在严苛的紫外光照条件下，1000小时老化后能保持初始效率的88%。更重要的是，界面静电斥力使电池展现出优异的反向偏压稳定性：经过25次偏压老化循环（0V/-1V/0V，每阶段持续12小时）后可以保持初始效率80%以上；击穿电压达到-28.11V，有效预防了实际应用中因反向击穿导致的器件失效。该成果为解决钙钛矿电池反向偏压稳定性的瓶颈问题提供了一种新的思路，有力推动了钙钛矿太阳电池的实用化。
图2 钙钛矿太阳电池反向偏压稳定性突破
李美成教授研究团队聚焦太阳能和储能等新能源前沿领域，坚持“原创理论突破—创新技术应用”研究模式，构建了以钙钛矿太阳电池、锂/钠储能电池、光储一体化器件和智慧能源系统为核心的特色研究体系。团队首创钙钛矿同质结太阳电池，连续创造并保持空气环境中制备钙钛矿太阳电池的效率世界纪录；开拓光储一体化创新领域和原创提出适用未来智慧能源系统的“绿能”计量单位，突破新能源微网系统关键技术，推动了新能源关键科学技术研发和行业高质量发展。近年来，团队在国际顶级期刊Nature Energy、Joule、Nature Communications等发表系列高水平学术成果。
参考消息来源：华北电力大学 新闻网
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202512/18/50014973.html
