太阳能电池作为清洁能源的重要形式，在全球能源转型中扮演关键角色。相比传统硅基太阳能电池，钙钛矿太阳能电池因具有高光电转换效率、低生产成本、可弯曲加工等优势，被广泛认为是下一代光伏技术的重要方向。这类电池利用碘、铅等元素结晶形成的薄膜发电，即使在阴雨天气或室内光线条件下也能有效工作，可广泛应用于建筑一体化光伏、可穿戴设备等领域。然而，长期以来困扰该领域发展的核心难题是钙钛矿电池的稳定性不足，严重制约了其商业化进程。 钙钛矿电池制造过程中的热退火环节是导致稳定性问题的关键所在。热退火虽然有助于促进晶体生长和结晶完善，但同时也会产生表面缺陷增多和结构退化等负面效应。特别是在高温条件下，钙钛矿晶体表面的碘空位缺陷会不可避免地产生，这些缺陷如同"触发源"一样，逐步诱发钙钛矿结构降解。伴随这个过程，晶格无序加剧、离子迁移增强、自掺杂效应不利等问题随之出现，最终导致电池性能显著衰减。这种"结晶提升与稳定性劣化"的矛盾成为制约钙钛矿太阳能电池效率提升与长期稳定性的关键瓶颈。 针对这一难题，西安交通大学梁超教授团队与厦门大学张金宝教授团队联合攻关，创新性地提出了固态分子压印退火策略。该方法的核心创新在于，研究团队没有简单地回避热退火带来的问题，而是重新审视这一"既必要又有害"的工艺环节，通过将分子尺度的调控引入结晶全过程，实现了对晶体生长和缺陷演化的同步干预。 具体而言——该策略在热退火过程中——将优化设计的吡啶基分子模板直接压印在钙钛矿薄膜表面，无需添加任何额外溶剂，就能从分子层面"实时约束"钙钛矿的缺陷演化。其中，关键的配体分子2-吡啶乙胺能够与表面欠配位的铅离子形成稳定的双齿配位结构，在整个退火过程中持续稳固钙钛矿铅碘骨架，有效抑制碘空位的生成与扩散，从源头阻断热诱导的结构退化。通过这一创新工艺，钙钛矿薄膜在结晶过程中实现了高结晶质量与低缺陷密度的协同优化，提升了电荷输运与收集效率。 该技术的应用效果显著。基于固态分子压印退火工艺制备的n-i-p结构钙钛矿太阳能电池，小面积器件的光电转换效率达到26.5%，在1平方厘米器件上实现了24.9%的高效率，在16平方厘米模组器件上仍可保持23.0%的光电转换效率。更为重要的是，该电池表现出卓越的长期稳定性。在85摄氏度、60%相对湿度的连续工作条件下运行1600余小时后，仍可保持98%以上的初始效率；在环境存储条件下超过5000小时，性能几乎无明显衰减。这些数据表明，该技术有效解决了困扰钙钛矿电池多年的稳定性难题。 该成果已于1月9日在国际顶级学术期刊《科学》杂志在线发表，标志着我国在新一代太阳能电池领域的研究实现突破。这项研究不仅为钙钛矿太阳能电池的商业化应用奠定了坚实基础，也为其他晶体材料的性能优化提供了新的思路和方法。
从“能发电”到“发得久、发得稳”，是新型光伏技术走向应用的必经之路；此次围绕热退火缺陷演化的工艺创新，反映了我国科研力量对关键瓶颈的系统性攻关思路：既抓效率——也抓耐久；既重机理——也重放大验证。面向能源转型的长期需求，持续在材料、工艺、封装与可靠性评价体系上形成合力，才能让更多实验室突破加速转化为可验证、可部署、可持续的产业能力。