2025年9月1日，柔性电子全国重点实验室黄维院士与秦天石教授团队在《自然·能源》（Nature Energy）上发表题为“Impact of lithium dopants in hole-transporting layers on perovskite solar cell stability under day-night cycling”的研究论文，在钙钛矿太阳能电池（PSCs）实际运行稳定性研究中取得重要突破。该研究系统揭示了锂掺杂空穴传输层（HTL）在昼夜交替条件下诱发钙钛矿相变与性能衰减的关键机制，并提出一种新型无锂掺杂策略，显著提升了器件在真实光暗循环环境下的耐久性。

论文共同第一作者为南京工业大学与中山大学联合培养的博士研究生赵金政、南京工业大学曹久朋和董京金，通讯作者为黄维院士和秦天石教授。

研究团队采用飞行时间二次离子质谱（TOF-SIMS）与聚焦离子束-扫描电镜（FIB-SEM）联用技术，清晰观测到锂离子从spiro-OMeTAD层向FAPbI₃钙钛矿迁移并在晶界处积累；光照条件下的电场作用进一步加速该过程，导致锂离子在钙钛矿/SnO₂界面处富集。通过准原位GIWAXS分析，发现电池在电压开关循环中逐渐出现δ相衍射信号，表明发生α→δ相变，且相变比例随循环次数增加而上升。值得注意的是，该现象在恒压条件下并未出现，说明光暗交替是诱发相变的关键外因。

团队设计并合成了一种新型无锂掺杂剂——甲基铵双(三氟甲磺酰)亚胺盐（MATFSI）。该分子不仅表现出优于LiTFSI的掺杂能力，还能在反应后以气体形式释放甲基胺（MA），不在薄膜中残留阳离子，从源头上避免了离子迁移与副反应风险。基于MATFSI的器件实现了26.1%的光电转换效率（认证效率25.6%），空穴迁移率显著提升，电荷提取能力增强。

在稳定性方面，MATFSI基电池在连续黑暗或光照测试中与锂掺杂器件表现相当，但在光暗交替（ISOS-LC-1）和电压开关循环中展现出显著优势：T95寿命超过1200小时，且在3000次开关循环后仍保持初始性能95%以上，远优于锂基对照组。该研究首次从离子迁移与电化学还原的角度揭示了PSCs在日夜间歇运行条件下的失效机制，为构建高效率、高运行稳定性的钙钛矿太阳能电池提供了创新的材料策略与设计思路。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41560-025-01856-z

作者：柔性电子（未来技术）学院；审核：马明辉