在科技部、国家自然科学基金等项目资助下，重庆大学能动学院联合剑桥大学、中科院杭州高等研究院、西湖大学、晶澳太阳能、中科院上海高等研究院、英属哥伦比亚大学等多家单位，在钙钛矿太阳能电池研究方面取得新进展。相关成果以《通过晶面选择性分子工程稳定钙钛矿太阳能电池（Stabilizing Perovskite Solar Cells via Facet-selective Molecular Engineering）》为题于2026年3月4日发表在《焦耳（Joule）》期刊上。

论文链接：

https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102315

图1 TFPA与钙钛矿的DFT模拟及相互作用

（A） TFPA的分子结构和静电势（ESP）

（B 和 C） Pb4f和O1s轨道的PVK膜的XPS

（D 和 E）TFPA与（100）晶面PVK和（111）晶面PVK界面处的电荷密度分布

（F） 有无TFPA的PVK薄膜α-FAPbI3到δ-FAPbI3相变的能垒

（G）器件结构示意图，TFPA分子与（100）面未配位Pb2+离子相互作用示意图

（H） 有无TFPA的PVK薄膜的XRD

作为下一代光伏技术的“明星材料”，金属卤化物钙钛矿以其卓越的光电性能备受瞩目，实验室光电转换效率已突破27%。然而，其“稳定性”难题一直是制约其产业化的关键瓶颈。

【挑战：材料的“阿喀琉斯之踵”】

钙钛矿薄膜由无数微小的晶体构成，不同的“晶面”具有显著的稳定性差异。其中，(111)晶面结构稳定，而(100)晶面则是材料降解的“薄弱环节”，极易受水氧侵蚀而引发相变。传统制备方法难以精准控制晶面取向，导致薄膜中不稳定晶面大量共存，成为提升稳定性的重大挑战。

【破局：精准“调控”，变“随机”为“择优”】

针对这一难题，联合研究团队另辟蹊径，设计并采用一种含三甲酰基（TFPA）的功能性添加剂，并结合理论计算和原位掠入射广角X射线散射（in-situ GIWAXS）、太赫兹光谱（Terahertz spectroscopy）、扫描电子衍射导航成像（SED navigator imaging）等先进表征手段，证实其具备多重作用机理：（1）精准锚定：TFPA分子能选择性地“锚定”在不稳定的(100)晶面上，通过优先吸附抑制其生长；（2）引导生长：从而有效引导晶体沿稳定的(111)晶面择优生长，实现了高比例(111)晶面取向的钙钛矿薄膜；（3）固本培元：同时，TFPA的引入显著提升了α相到δ相的转变能垒，从根本上增强了材料的本征稳定性。

【成果：高效与稳定兼得】

实验结果表明，经TFPA调控的钙钛矿薄膜，在长期储存中表现出优异的抗相变能力。高比例的(111)晶面也优化了材料的电荷输运性能。最终，基于此策略制备的钙钛矿太阳能电池器件，兼具高效率与高稳定性。

本研究提出的晶面精准调控策略，为破解钙钛矿太阳能电池的稳定性“魔咒”提供了创新解决方案，具有重要的科学意义与应用前景。

图2 PSCs的光伏性能和钙钛矿薄膜的降解

（A） 钙钛矿光伏器件J-V正反扫曲线

（B） 本研究与文献中报道的（111）晶面为主导的PSCs的总结和比较

（C） 钙钛矿光伏器件在65℃、氮气氛围、1个标准太阳光照下的MPP稳定性追踪

（D） 有无TFPA的钙钛矿薄膜室温老化2个月后的XRD图

（E 和 F） 有无TFPA的钙钛矿薄膜在85℃和85%相对湿度老化4小时的GIWAXS图

（G 和 I down）有无TFPA的钙钛矿截面SED navigator图

（H和 I up） 有无TFPA的钙钛矿在未封装的情况下老化2个月的相取向图。

编辑：潘易

校对：孙宽