10月31日，国际顶级期刊《Science》刊发了以我校丁勇教授为第一作者，联合洛桑联邦理工学院Mohammad Khaja Nazeeruddin教授、Paul J. Dyson教授、赵康宁、西湖大学王睿研究员等的论文“Cation reactivity inhibits perovskite degradation in efficient and stable solar modules”，研究将N,N-二甲基亚甲基氯化物掺入钙钛矿前驱体溶液中形成二甲基铵阳离子，并且先前未观察到的甲基四氢三嗪([MTTZ]⁺)阳离子，有效地改善了钙钛矿薄膜的光热稳定性。这是华北电力大学以第一完成单位在《Science》上发表的首篇论文，标志着学校在钙钛矿太阳能电池的研究取得重大突破。

在商业化的道路上，钙钛矿光伏组件的高效率和长期稳定性被视为至关重要的性能指标。尽管钙钛矿光伏组件的光电转换效率近期有所提升，但其对外部因素如湿气、热量和光照的敏感性导致的降解问题仍迫切需要解决。尽管通过引入离子液体添加剂、路易斯酸碱掺杂剂以及实施表面钝化策略能够在一定程度上减缓钙钛矿材料的老化，但这些方法尚未达到商业光伏组件稳定性要求的最低标准。在之前的研究中，丁勇教授团队采用了路易斯碱性的离子液体添加剂——1,3-双（氰甲基）咪唑氯化物——来抑制钙钛矿前驱体溶液的降解并促进薄膜的均匀形成，然而，这种阳离子无法掺入钙钛矿晶格，因此在热应力下无法防止钙钛矿材料的分解。鉴于此，研究团队提出了一个综合策略，通过原位反应来增强钙钛矿结构的内在稳定性，从而提升钙钛矿光伏组件的整体稳定性。

本研究揭示，向钙钛矿前驱体中引入N,N-二甲基亚甲基亚胺氯化物，能够原位生成二甲基铵和甲基四氢三嗪两种新型阳离子，这些阳离子的形成显著提高了钙钛矿薄膜的光电性能。特别是，原位生成的甲基四氢三嗪阳离子显著增加了碘空位的形成能，并提升了碘离子和铯离子的迁移能垒，有效抑制了由热分解和相分离等因素引起器件性能的下降。经过优化，制备光伏组件在27.2 cm²的孔径面积上实现了23.2%的认证效率，稳定效率高达23.0%。此外，封装后的光伏组件在经过1900小时的最大功率点追踪测试后，并在85°C和85%相对湿度环境下，仍保持了87.0%的初始效率。

丁勇教授长期致力于大面积钙钛矿光伏组件光电性能的提高以及水-光-热等因素对器件稳定性影响的机理研究。提出了快速除溶剂的概念，开发了真空法制备大面积高质量钙钛矿薄膜的关键技术，实现了高效且稳定的钙钛矿光伏组件。经第三方认证，在大面积组件上取得22.4%的稳态效率，并被M. Green收录在第61、62和63期《Solar cell efficiency tables》专刊上，近期再次刷新了大面积钙钛矿组件新纪录（23.0%）。以（共一）第一或通讯作者发表 Science 、 Nature （2）、 Nat. Nanotechnol. 、 Nat. Energy 、 Nat. Commun. （2）、 Sci. Adv. 、 Prog. Mater. Sci. 、 Adv. Mater. （4）、 Energy Environ. Sci. 和 Angew Chem. Int. Ed. （4）等论文80余篇，他引5000余次（H因子41），申请中美专利10余项，其中授权美国专利1项，中国专利5项。

初审：卢艳霞

复审：张凯

审核：乔开文 徐超

责任编辑：郭耀红