中国科研新突破！钙钛矿量子点太阳能电池效率达18.3%，创新技术破解表面缺陷难题

在追求更高效率太阳能技术的全球竞赛中，中国科学家团队再次实现关键突破。华北电力大学研究人员通过一项名为“碱增强反溶剂水解”（AAAH）的创新策略，将钙钛矿量子点太阳能电池的认证效率提升至18.3%，创造了该类电池的最高世界纪录。这项发表于《自然通讯》的研究，不仅刷新了效率数字，更攻克了长期困扰量子点太阳能电池发展的表面配体交换不充分的核心技术难题。

钙钛矿量子点因其可调节的带隙、高光吸收系数和优异的缺陷容忍度，被光伏领域视为下一代明星材料。特别是碘化铅钙钛矿量子点，其带隙接近理想光伏材料的理论极限值。然而，这些直径仅纳米级的半导体颗粒在实际应用中却遭遇瓶颈——传统制备过程中使用的酯类反溶剂难以有效取代量子点表面的绝缘配体，导致表面形成大量空位缺陷，严重影响电荷传输效率。这好比设计精良的高速公路网在关键枢纽出现多处“断头路”，使得车流无法畅通。

面对这一挑战，研究团队独辟蹊径，通过在反溶剂中添加碱性物质构建碱性环境，大幅促进了酯类溶剂的水解反应。理论计算显示，碱性环境下苯甲酸甲酯水解的活化能降低了约9倍，使反应从难以进行转变为自发过程。这种创新方法使量子点表面获得了更多导电配体，有效填补了表面空位缺陷，显著提升了电荷传输效率。研究人员形象地解释：“这就像为量子点穿上了一件更合身的导电外衣，让电子能够顺畅通过。”

这一技术突破带来了令人振奋的性能表现。实验数据显示，基于AAAH策略制备的太阳能电池不仅实现了18.37%的冠军效率，经第三方认证效率达到18.3%，还展现出优异的稳定性——在连续光照400小时后效率损失仅10%，在30天储存后仍保持82%的初始效率。更值得关注的是，研究团队成功制造出1平方厘米的电池，实现了15.60%的效率，证明了该技术在大面积制备方面的应用潜力。

从科学层面深入分析，这一突破的价值远超效率数字的提升。显微镜下的图像清晰显示，经过新方法处理的量子点薄膜具有更均匀的晶体结构、更光滑的表面形貌和更少的颗粒团聚现象。专业测试表明，新型电池的陷阱密度显著降低，电子迁移率明显提升，这意味着电荷在材料内部的传输更加顺畅，能量损失大幅减少。

这项技术的辐射价值还体现在其广泛的适用性上。AAAH策略可适用于不同组分的钙钛矿量子点和多种制备工艺，为量子点表面化学调控提供了全新思路。与此同时，华北电力大学其他团队也在钙钛矿光伏领域取得重要进展，例如通过电解掺杂策略实现了26.16%的光电转换效率，这些突破共同推动着钙钛矿光伏技术向商业化目标稳步迈进。

随着全球能源转型进程加速，光伏技术的每一步突破都承载着特殊意义。这项创新不仅刷新了效率纪录，更重要的是开辟了钙钛矿量子点表面调控的新路径。未来，这项技术有望在建筑光伏一体化、柔性电子设备等新兴领域展现应用价值。科学家们手中的钙钛矿量子点，正如播种在新能源田野上的种子，孕育着绿色能源发展的无限可能。

（文章来源：清洁能源视界）