鈣鈦礦太陽能電池成本低，效率高，被認為是最有希望實現(xiàn)低成本發(fā)電的光伏技術之一?，F(xiàn)在高效率的鈣鈦礦電池普遍采用高溫燒結的TiO2，限制了其在柔性器件中的應用，而且TiO2在光的作用下可以催化分解鈣鈦礦，嚴重影響電池的穩(wěn)定性。目前鈣鈦礦電池的效率已經(jīng)超過23%，穩(wěn)定性問題已經(jīng)成為限制其走向?qū)嵱没淖畲笃款i。

中國科學院寧波材料技術與工程研究所研究員方俊鋒圍繞上述問題展開深入研究，并取得新進展。首先，針對TiO2需要高溫處理的問題，提出采用極性富勒烯來替代TiO2作為電子傳輸材料，實現(xiàn)了柔性鈣鈦礦電池效率>17%；在此基礎上，進一步在界面處引入PbI2作為晶核，通過界面誘導成核優(yōu)化鈣鈦礦晶體生長，使器件效率提升至20.2%。同時，在空穴傳輸材料方面，通過對聚電解質(zhì)傳輸材料抗衡離子的選擇（P3CT-N），有效抑制了聚電解質(zhì)的過度聚集，從而改善了鈣鈦礦薄膜在界面上的生長，實現(xiàn)了反向p-i-n鈣鈦礦電池效率>19%，柔性器件效率也達到18%，1cm*1cm的大面積器件效率>15%。

在上述高效p-i-n鈣鈦礦電池的基礎上，最近，該研究團隊在鈣鈦礦電池的工作穩(wěn)定性方面進一步取得新進展。太陽能電池在實際發(fā)電（光照且外加負載）過程中的連續(xù)功率輸出是衡量其能否實用化的核心指標。在實際工作中，鈣鈦礦薄膜內(nèi)部的離子會沿晶界發(fā)生定向遷移，這是造成鈣鈦礦電池效率衰退的重要原因。針對此問題，該團隊率先提出原位交聯(lián)的策略來制備鈣鈦礦電池。在鈣鈦礦薄膜中引入一種可交聯(lián)的液體有機小分子（trimethylolpropanetriacrylate，TMTA），借助TMTA與晶界處PbI2的配位作用，使TMTA化學“錨釘”在鈣鈦礦晶界處，有效鈍化晶界缺陷，實現(xiàn)>20%的器件效率；更重要的是，經(jīng)過進一步加熱處理，TMTA能夠發(fā)生原位交聯(lián)，在晶界處形成穩(wěn)定的交聯(lián)聚合物網(wǎng)絡，使鈣鈦礦薄膜的離子遷移活化能由0.21eV提升至0.48eV，從而有效抑制離子沿晶界的遷移。基于此策略的鈣鈦礦電池在全光譜標準太陽光下經(jīng)過400小時的連續(xù)最大功率輸出（負載0.84V）仍能維持初始效率的80%，相對于傳統(tǒng)的鈣鈦礦電池，其工作穩(wěn)定性（T80）提升了590倍。