金属卤化物钙钛矿太阳能电板（PSCs）因其超卓的光电性能、低本钱和制备方便性，在夙昔十年中速即崛起，已成为下一代光伏工夫的伏击候选之一。衰败是罗致特地（p-i-n）结构的PSC器件，凭借优异的界面工程后劲，已完毕超越26%的功率鼎新遵守（PCE），并在弥远操作沉稳性方面展现出昭着上风。商酌词，在交易化进度中，如安在保握高遵守的同期显耀进步器件的环境相宜性与沉稳性，也曾亟待责罚的关节勤劳。
团员物材料因其清雅的封装性和机械柔韧性，频年来被庸俗愚弄于PSC的界面工程中，尤其在扼制离子搬动和提高器件热沉稳性方面发扬杰出。商酌词，旧例团员物界面层频繁存在电子屏蔽效应，防止电荷索求遵守，进而限度了器件的光电性能。
基于此，西安交通大学物理学院梁超盘考员（杨生春和杨志懋讲授团队）建议并考证了一种新式的内嵌金属富勒烯-团员物（Nd@C82-PMMA）耦合界面层，可同期完毕高效电子索求与沉稳界面封装，灵验责罚了钙钛矿太阳能电板中遵守与弥远沉稳性难以兼顾的瓶颈。通过在器件中引入该界面层，盘考团队完毕了高达26.78%（认证26.29%）的小面积器件遵守，以及23.08%的模块遵守，同期在高温、高湿和万古期映照要求下仍保握优异的沉稳性，展现了这项工夫在钙钛矿光伏器件大范畴愚弄中的强大后劲。
2025年4月8日，该盘考遵守以A Nd@C82-polymer interface for efficient and stable perovskite solar cells为题，以预印本色式发表在《Nature》期刊上。论文通信作家是西安交通大学物理学院梁超盘考员、杨生春讲授、杨涛盘考员，化学学院蔡文婷盘考员（丁书江讲授团队），澳门大学邢贵川讲授，河南大学李萌讲授；论文共同第一作家是西安交通大学物理学院博士盘考生林越辛、水源、朱娴静，化学学院硕士盘考生吕世丽，福建农林大学林智超博士。
Nd@C82结构想象
作家通过分子模拟和电荷密度磋磨（图1a-b）揭示了Nd@C82分子中Nd³⁺离子与C82富勒烯笼的耦合关系，变成沉稳偶极并具备可出动性，使其具备电场调控才气。磋磨完了走漏，Nd@C82的电子电导率（~1.0×10⁻³ S/m）显耀高于传统C60（~2.1×10⁻⁴ S/m）（图1c），评释其可四肢高效电子索求层。TOF-SIMS深度分析（图1e）标明，在85 °C老化1008小时后，ag百家乐在线Nd@C82显耀扼制了Pb²⁺等离子的搬动扩散，评释其团员物包覆结构在进步热沉稳性方面发扬杰出。连合Nd@C82与PMMA的界面结构暗示图（图1d），作家建议该复合层具备“快索求 + 强封装”的协同特质。
图1. 内嵌磁性金属富勒烯Nd@C82-（PMMA）耦合层完毕超快电子索求与铅离子固定
界面电势均匀性进步电子索求才气
为考证界面调控效果，作家通过KPFM盘考薄膜名义的电势漫衍（图2a–c）。完了走漏，引入Nd@C82后，名义电势波动显耀减小，变化值由118 mV降至64 mV（图2d–f），标明界面电场更均匀，电荷蕴蓄减少，成心于沉稳载流子输运。同期，PL mapping图像（图2g–i）走漏Nd@C82修饰后的膜发光强度诽谤、均匀性增强，反应出非发射复合被灵验扼制，电子更易从钙钛矿层鼎新到电子传输层。
图2. 引入Nd@C82-PMMA耦合层的钙钛矿薄膜电子与光学特质
加速电子索求与能带对皆进步界面能源学
图3展示了Nd@C82对电子传输能源学的促进作用。稳态和期间分辨PL完了（图3a–b）走漏，Nd@C82显耀裁汰了电子寿命（从127.6 ns降至26.3 ns），解说其加速了电子索求历程。作家进一步对比了Nd@C82与SAM界面的索求遵守（图3c），发现二者电子与空穴索求速度接近，完毕电子-空穴均衡索求，诽谤界面复合。UPS测试完了（图3d–f）标明Nd@C82与钙钛矿变成Ⅱ型能带对皆结构，可减少能级错配带来的势垒，进一步提高载流子分离遵守。
图3. Nd@C82-PMMA耦合层均衡载流子传输
高遵守与万古期沉稳性同步进步
在器件性能方面，作家离别评估了小面积PSC和大面积模块的发扬。图4a走漏，Nd@C82界面层将PCE从25.57%进步至26.78%，认证遵守为26.29%；图4c中16 cm²模块遵守达23.08%。在弥远沉稳性测试中，器件在85 °C下储存1750小时仍保握95%开动遵守（图4e），在65 °C、1 sun要求下运行2500小时后仍保握82%（图4f），远优于未引入Nd@C82的对照组。作家归因于Nd@C82-PMMA耦合层对离子搬动的灵验扼制过火构建的沉稳电子通谈结构。
图4. 基于Nd@C82的钙钛矿太阳能电板及组件的光伏性能与沉稳性
小结
作家围绕Nd@C82-PMMA耦合界面的想象与愚弄，系统展示了其在电子索求、能级匹配、离子搬动扼制和器件沉稳性等多个维度的显耀上风。盘考明确指出该界面层不仅进步了载流子传输遵守，还完毕了器件在高柔顺万古期光照下的高保真运行发扬。该责任建议了一种兼顾遵守与沉稳性的界面工程计谋，为高性能、龟龄命、可范畴化的钙钛矿太阳能电板提供了具有可行性的责罚有预备，对鼓舞钙钛矿工夫走向实用化具有伏击兴味。
参考文件：
https://doi.org/10.1038/s41586-025-08961-9
泉源：高分子科学前沿
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