武漢大學物理科學與技術學院的研究團隊在鈣鈦礦太陽能電池領域取得重要突破，相關成果發表于國際權威期刊《科學》上。該研究提出了一種創新的“原子尺度界面鍵合”技術，通過引入氧化鉿（HfOx）中間層，成功解決了鈣鈦礦電池效率與穩定性難以兼顧的長期難題。
鈣鈦礦太陽能電池因其高理論效率潛力備受關注，但實際應用中面臨兩大挑戰：一是電荷傳輸界面在高溫和光照下易退化，二是離子遷移導致性能衰減。傳統解決方案多采用有機分子層修飾界面，但這類材料在持續工作條件下穩定性不足，限制了器件壽命。研究團隊另辟蹊徑，利用原子層沉積工藝在電池關鍵界面構建無機氧化物中間層，從原子層面實現界面結構的精準調控。
具體而言，團隊在空穴傳輸層界面制備了經退火處理的n型HfOx層，該層表面富含羥基且呈路易斯酸性，能與自組裝分子形成穩定的三齒配位結構，顯著增強界面熱穩定性和機械附著力。在電子傳輸層側，p型HfOx層通過強Hf···F鍵合作用固定鈍化分子，有效抑制高溫脫附現象，同時阻斷碘離子向金屬電極的遷移路徑。這種雙重防護機制從根源上減緩了器件性能衰退。
實驗數據顯示，采用該技術制備的p-i-n型鈣鈦礦電池功率轉換效率達27.1%（第三方認證效率26.6%），在85℃持續光照條件下運行5000小時后，仍能保持初始效率的90%以上，高溫工作壽命（T90）較傳統器件提升25倍。這項突破不僅實現了效率與穩定性的同步提升，更驗證了無機氧化物中間層在原子級界面工程中的獨特優勢。
研究團隊指出，原子層沉積技術具有大面積制備的工藝兼容性，為鈣鈦礦光伏技術的產業化應用提供了關鍵解決方案。該成果得到國家自然科學基金和國家重點研發計劃的支持，論文詳細闡述了氧化鉿界面穩定策略的設計原理與實驗驗證過程。
