三湘都市报5月6日讯(全媒体记者) 最近，刘镇东)，在国际顶级期刊《自然-材料》中，中南大学物理学院袁永波与何军教授团队（Nature Materials）发表题为《高光解和反向偏压稳定钙钛矿太阳能电池中碘离子的移动捕获》（Mobile iodides capture for highly photolysis-and reverse-bias-stable PErovskite solar cells）研究论文。中南大学是该成果的第一署名单位和通信单位。
光伏技术是实现“双碳”目标的重要新生产力。以有机金属卤化物钙钛矿为基础的太阳电池（PSCs）效率堪比硅电池（>26%)，比硅电池成本低，具有重量轻、灵活的优点。未来可广泛应用于光伏发电站、建筑立面、能源汽车、飞机等场景，对支撑中国实现“碳达峰、碳中和”目标具有重要战略意义。
钙钛矿太阳能电池的高发电效率和材料内铅-碘（Pb-I）关于键组成的无机框架。但构成钙钛矿的Pb-I键能不强，在实际工作条件下容易断裂，包括“光场/电场/热应力”。它是钙钛矿材料不如其它光伏材料稳定的根源，不能通过电池封装技术来解决。因为材料中含有大量的碘，Pb-一键断裂产生的碘单质在光照下破坏晶体结构，同时诱导形成更多有害单质碘，使钙钛矿的分解呈自加速趋势。这样就使得钙钛矿太阳电池在运转时不耐紫外线，不耐升温。此外，钙钛矿中的碘离子容易迁移，短期反向电偏压(可由落在光伏面板上的阴影诱发)会迅速造成钙钛矿电池的灾难性破坏。
鉴于此，中南大学袁永波和何军团队提出在钙钛矿电池中引入“碘捕获”策略，从设备物理层面解决上述材料层面的矛盾，而不改变基于“铅-碘键”材料的使用。通过界面引入的亲碘材料，在钙钛矿层中动态捕获和净化偶然产生的碘单质和碘自由基，在萌芽阶段抑制材料的自加速分解；另一方面，通过“碘捕获”策略，抑制碘离子从活性层向外迁移，使碘缺陷的演变在钙钛矿层中形成闭环，促进材料的持续自修复。这项研究克服了钙钛矿电池电压耐受性差的问题，将反向偏压稳定性提高了1000倍；提高了电池的光稳定性，“85”°C-在严格老化的情况下，太阳光直射的电池寿命提高了10倍以上，将电池可以承受的紫外辐照剂量提高到“IEC-国际老化标准61215的12倍。通过这项基础研究，中南大学团队用实验证明，Pb-I键的断裂对钙钛矿电池的稳定性没有威胁，钙钛矿的反向压力稳定性不会阻碍其应用。
据报道，袁永波教授长期致力于对钙钛矿物离子迁移现象和电池稳定性进行基础研究。中南大学何军队为本项目的研究提供了拉曼光学分析，为建立有害碘的存在形式和界面聚集行为提供了支持。中南大学博士生任晓雪和王继飞博士是这篇论文的第一作者。该研究得到了国家科技部重点R&D项目、国家自然科学基金项目、长沙市曝光教练项目、中南大学创新驱动等项目基金的支持。
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