近期，中国科学院合肥物质科学研究院固体物理研究所陈冲研究员团队在钙钛矿太阳能电池效率与稳定性协同提升研究方面取得重要进展。研究团队创新性地提出了一种基于还原型谷胱甘肽（GSH）多功能添加剂的“动态调控+静态防护”协同稳定策略，有效缓解了倒置型钙钛矿太阳能电池长期存在的效率与稳定性难以兼顾的核心难题。相关研究成果以“Multifunctional Glutathione Enables ISOS-Robust Inverted Perovskite Solar Cells via Dipole Engineering and Redox-Driven Self-Healing”为题发表在Advanced Materials (Adv. Mater, 2026, DOI: 10.1002/adma.73036)上。
近年来，倒置型（p-i-n）钙钛矿太阳能电池凭借自组装单分子层（SAM）作为空穴传输材料，展现出低寄生吸收、高透光性、高效缺陷钝化等突出优势，器件认证光电转换效率已突破27%，成为高效、低成本光伏技术的核心研究方向之一。然而，基于SAM的倒置型钙钛矿器件长期存在效率-稳定性权衡的核心难题：在紫外照射、高温、高湿等实际运行环境下，SAM与基底间的羟基锚定键易发生断裂，分子层易出现脱附与形貌劣化，进而引发界面载流子抽取失效、钙钛矿薄膜分解等一系列问题，导致器件性能快速衰减，严重制约电池的产业化应用。
针对这一行业共性难题，研究团队将GSH作为多功能添加剂，构建“偶极子调控+氧化还原自修复”协同体系，实现从薄膜微结构到器件界面的跨尺度优化：通过界面偶极子工程与缺陷钝化，提升载流子分离与传输效率，降低非辐射复合损失；优化钙钛矿结晶动力学，制备出致密均匀、低缺陷的高质量薄膜，增强结构稳定性；构筑化学防护与氧化还原自修复机制，有效抵御外界环境侵蚀，显著提升器件长期稳定性。基于此，研究团队制备的小面积电池光电转换效率达到26.17%，微型组件（12.50 cm2）效率达23.14%，处于国际同面积组件先进水平。同时，器件在高温、高湿、光照及紫外等ISOS（国际有机光伏稳定性峰会）协议测试条件下，均表现出优异的稳定性，大幅优于传统器件，有效解决了效率-稳定性权衡难题。该研究提出的“动态调控+静态防护”理念，为高效稳定钙钛矿太阳能电池的开发提供了全新思路，对推动其规模化应用具有重要意义。
上述研究工作得到国家自然科学基金、中国科学院引才候选基金等项目资助。中国科学院合肥物质科学研究院为第一完成单位与通讯单位，固体所靳梦琦博士后、杨栋博士为共同第一作者，陈冲研究员为唯一通讯作者。
文章链接：https://doi.org/10.1002/adma.73036
图. 小面积电池和微型组件光电转换效率及氧化还原驱动的自修复机制示意图。
