Nat Commun：28.47%疊層效率！氧化釔工程化基底提升鈣鈦礦太陽能電池耐久性

透明導電氧化物（TCO）作為鈣鈦礦太陽能電池（PSC）的基底，長期以來被認為具有良好穩(wěn)定性，因此其對器件壽命的影響常被忽視。

本文武漢大學方國家、新加坡國立大學侯毅、意大利技術(shù)研究院Annamaria Petrozza和武漢紡織大學陶晨等人揭示了氟摻雜氧化錫（FTO）在工作應力下存在不穩(wěn)定性，加劇了PSC的穩(wěn)定性問題。為解決該問題，我們提出了一種通用的界面工程策略：采用可擴展的熱蒸發(fā)結(jié)合自然氧化方法，形成原子級鍵合的氧化釔（Y?O?）層，以增強FTO的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性。蒸發(fā)的釔有效錨定了FTO中的部分晶格氧，防止元素解離。此外，Y?O?在粗糙FTO表面實現(xiàn)了保形沉積，提高了界面粘附能，建立了有效的離子擴散和載流子非輻射復合損失屏障。該策略顯著增強了PSC的結(jié)構(gòu)完整性，大幅提升了操作穩(wěn)定性。未封裝的器件在連續(xù)光照1200小時后性能損失可忽略不計。

值得注意的是，我們在正置（n-i-p）結(jié)構(gòu)中實現(xiàn)了26.48%（認證效率26.12%）、倒置（p-i-n）結(jié)構(gòu)中26.34%、疊層結(jié)構(gòu)中28.47%的光電轉(zhuǎn)換效率——均為各自類別中已報道的最高效率之一——充分證明了該策略的強通用性與商業(yè)化潛力。

研究亮點：

1. 揭示FTO基底不穩(wěn)定性，提出Y?O?界面強化新策略：首次系統(tǒng)指出FTO在工作條件下會發(fā)生離子擴散與元素解離，提出通過熱蒸發(fā)+自然氧化形成原子級鍵合Y?O?界面層，顯著增強基底穩(wěn)定性。

2. Y?O?層兼具強鍵合、高阻隔與光學透明性：Y?O?與FTO形成更強Y–O鍵（iCOHP=2.91 eV），粘附功提升至6.86 J/m2，有效抑制F、O、I離子互擴散，同時其寬禁帶（5.7 eV）與匹配折射率保障高透光。

3. 實現(xiàn)高效率與高穩(wěn)定性兼?zhèn)洌邆鋸娡ㄓ眯耘c產(chǎn)業(yè)化前景：未封裝器件在1200小時連續(xù)運行后效率幾乎無衰減；在n-i-p、p-i-n及全鈣鈦礦疊層結(jié)構(gòu)中分別實現(xiàn)26.48%、26.34%與28.47%的高效率，展示出廣泛的器件適用性與商業(yè)化潛力。

Wang, H., Ge, Y., Shao, W. et al.Yttrium oxide engineered substrate enables improved durability for perovskite solar cells. Nat Commun16, 9508 (2025).