钙钛矿热退火是钙钛矿太阳能电池制备中的关键工艺。温度通过调控成核与晶体生长动力学主导钙钛矿的结晶过程，热处理促进前驱体溶液结晶，形成高质量钙钛矿薄膜。然而，研究表明，热退火处理提升钙钛矿薄膜的结晶性和太阳能电池的功率转换效率的同时，还会引发表面碘流失与局部晶格结构退化，加速材料老化，成为制约稳定性的核心瓶颈。现有表面钝化策略多属“事后修复”，且常用极性溶剂可能损伤钙钛矿层，无法从根本上抑制退火过程中的热分解。因此，开发无溶剂、可同步修复缺陷的原位稳定化方法，成为突破钙钛矿器件长期稳定性瓶颈的关键方向。
二、【创新成果】
基于此，厦门大学张金宝教授、杨丽助理教授与西安交通大学梁超教授联合在Science上发表了题为“Molecular press annealing enables robust perovskite solar cells”的论文，提出一种全新的分子压印退火（molecular press annealing, MPA）策略—在退火过程中使用一层2-吡啶乙胺功能分子贴合钙钛矿表面，模拟分子尺度的“压力机”，在退火过程中实时修复碘空位缺陷，并通过优化配体工程稳定铅-碘框架结构，从而增强钙钛矿薄膜的结构完整性与长期稳定性。基于该策略的n-i-p型钙钛矿太阳能电池实现了26.6%的功率转换效率（认证效率26.5%）。值得注意的是，在最大功率点持续运行条件下，器件经过1617小时仍保持初始效率的98.6%（ISOS-L-3标准，85℃，60%相对湿度RH）；在环境储存5280小时后仍保持初始效率的97.2%（ISOS-D-1标准，室温，10%RH）。此外，MPA策略在多种钙钛矿体系中展现出广泛的普适性，并具备高度的可重复使用性—单个吡啶基模板可实现数十次压印循环，与传统溶液法后处理工艺相比，成本降低了超过47倍。
三、【图文解析】
图1 MPA过程示意图及钙钛矿薄膜退火实时表征 ©2026 AAAS
图2 MPA策略功能机理的理论模拟与实验验证 ©2026 AAAS
图3 钙钛矿薄膜质量与降解机理表征 ©2026 AAAS
图4 光伏性能及MPA策略的普适性研究 ©2026 AAAS
四、【科学启迪】
综上，本研究证实热退火过程中的碘流失是多晶钙钛矿薄膜结构降解的关键诱因。基于此，研究人员提出的MPA工艺旨在从源头抑制碘流失引发的缺陷产生，并维持晶格完整性。该工艺选用的配体分子与钙钛矿表面配位不足的铅位点形成固态双齿配位结构，从而有效阻缺陷进一步扩散并提升器件性能。结果显示，基于MPA策略的器件效率高达 26.6%（认证26.5%），并在苛刻条件下保持超长运行寿命。此外，MPA策略在多种钙钛矿体系中展现出良好的可扩展性，且与大面积组件制备工艺具有高度兼容性。本研究阐明了钙钛矿在实际加工过程中的降解动力学机制，并提出了一种适用于钙钛矿光伏产业化的有效解决方案。
原文详情：Molecular press annealing enables robust perovskite solar cells (Science 2026, 391, 164-170)
本文由大兵哥供稿。
