“户外运行10个月，大面积钙钛矿组件几乎没变化，发电效率稳定在18%！”10月13日，华中科技大学武汉光电国家研究中心教授陈炜来到光伏发电户外实证场，检查完30多块钙钛矿太阳能电池组件后说，这种电池稳定性比普通钙钛矿电池提升了40%，发电效率也达到18%，离晶硅光伏电池23%的效率越来越近。

　　陈炜教授在公司楼顶设立的光伏发电户外实证场。

　　陈炜解释，太阳能电池分晶硅电池和薄膜电池两大类，钙钛矿太阳能电池是薄膜电池里的“尖子生”，被誉为“下一代太阳能电池技术”。相比主流的晶硅电池，它理论效率更高、制备温度低、工艺简单，量产成本有望大幅下降。

　　据介绍，钙钛矿太阳能电池是利用钙钛矿结构材料进行光电转换的第三代新型光伏电池，具有成本低、效率高、轻薄柔性的优势，带隙可调，理论极限效率超过30%，叠层模式下可达40%以上，远超传统晶硅电池。

　　陈炜向记者展示走向户外的钙钛矿太阳能组件。

　　不过，钙钛矿电池最大的短板是不稳定——容易受水汽腐蚀、光热老化和内部结构不稳定影响，导致效率快速下滑。陈炜团队联合国内外多家单位，通过“熵调控分子锁”策略稳定钙钛矿的光活性相，又创新地用稳定的铋电极替代传统银电极，让钙钛矿电池在85℃高温下连续运行1011小时后，仍保持初始效率的93.0%。

　　陈炜展示钙钛矿太阳能组件。

　　陈炜介绍，甲脒铅碘（FAPbI₃）钙钛矿因带隙合适、化学和热稳定性好，是高效钙钛矿电池里最有前景的光吸收材料之一。但这种材料的光活性相在室温下存在严重的相不稳定问题，制约着器件长期运行。

　　陈炜团队找到一种化合物——1-(吡啶-3-基甲基)哌嗪盐酸盐（3-PMPCl），把它当作“熵调控分子锁”。这种分子像“锁扣”一样，动态锚定在钙钛矿晶格的表面和晶界，显著提高相变能垒、延缓有害相变，增强相稳定性，这一点已通过核磁共振、红外散射型扫描近场光学显微镜等手段得到证实。

　　得益于晶格有序性的提升，掺入3-PMPCl的薄膜光致发光量子产率从1.12%提升到6.92%，载流子寿命明显延长、迁移率显著提高。在效率方面，掺入3-PMPCl的甲脒基钙钛矿器件实现了27.6%的第三方认证功率转换效率，达到迄今FA基钙钛矿电池的世界最高效率。

　　今年5月15日，相关成果发表于《科学》。其副总编辑菲尔·舒罗米评价称，这项研究为实现钙钛矿电池长期稳定运行提供了新路径，分子锁策略与铋电极的结合，有望为钙钛矿太阳能电池的大规模使用铺平道路。

　　陈炜的另一个身份是武汉九曜光电首席科学家。他说，这项技术已用到新生产的钙钛矿光伏板上，凭借半透明和柔性特点，可广泛用于装饰照明、无人机、汽车天幕、建筑一体化光伏发电玻璃、可穿戴设备以及便携电源等领域。