钙钛矿太阳能电池因其高光电转换效率、低成本和良好的柔性兼容性，被广泛认为是极具发展前景的下一代光伏技术。然而，器件在长期运行过程中的性能衰减问题，始终是制约其走向规模化应用的关键瓶颈。
围绕这一国际前沿难题，浙江大学硅及先进半导体材料全国重点实验室、材料学院杨德仁院士、余学功教授和王勇研究员团队提出并验证了一种具有原创性的“载流子纳米缓存器”新结构，为提升钙钛矿太阳能电池的长期运行稳定性提供了全新解决方案。该结构基于非晶壳-晶态核复合氮化硅纳米颗粒设计，可有效改善器件界面状态并调控运行过程中的电荷行为，从而显著延缓器件性能衰减。
在此基础上，研究团队联合华能集团赵东明，成功将该策略拓展至面积超1200平方厘米的大型钙钛矿组件，并开展了为期六个月的户外实证测试。测试结果显示，目标组件在真实运行环境下保持了高度稳定的功率输出，性能衰减几乎可以忽略，充分体现了该原创技术在工程化应用和规模化发展方面的显著优势。
该研究成果于北京时间 2026 年 1 月 6 日在线发表于国际著名期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）。论文通讯作者为浙江大学杨德仁院士、余学功教授、王勇研究员及华能集团赵东明，浙江大学为第一完成单位。
研究团队系统展示了“载流子纳米缓存器”—核壳结构氮化硅纳米颗粒的构建方法、结构特征及其基础物理性质。透射电子显微镜清晰揭示了纳米颗粒的尺寸分布及核壳结构特征；电子顺磁共振谱进一步证实了缺陷在非晶壳层与晶态核心中的空间分布差异。通过开尔文探针力显微镜测量发现，“载流子纳米缓存器”能够有效提升电荷传输层的功函数，有利于增强器件内建电势和电荷抽取能力。此外，通过构建金属—氧化物—半导体结构器件，研究人员直接证明了晶态核心中的缺陷在电注入条件下能够高效捕获电子，从而验证了其作为“载流子纳米缓存器”的功能本质。
进一步器件物理研究揭示了“载流子纳米缓存器”对钙钛矿太阳能电池内部载流子行为的深度调控作用。电子束诱导电流测试表明，该结构显著增强了钙钛矿与空穴传输层界面附近的电荷抽取能力。莫特—肖特基分析进一步表明，增强的电荷抽取源于“载流子纳米缓存器”俘获载流子后所引起的内建电场强化。电容瞬态测试结果则直接证明，该策略能够有效缓解器件运行过程中的电荷积累问题。
研究团队还系统阐明了“载流子纳米缓存器”对电荷积累诱导缺陷演化的抑制机制。通过热导纳谱和驱动级电容剖析技术，研究人员揭示了缺陷在电荷积累过程中的能级分布、空间演化及其化学来源，并清晰展示了“载流子纳米缓存器”对缺陷演化的显著抑制效果。扫描电子显微镜结果进一步直观表明，该策略有效避免了缺陷演化引发的钙钛矿薄膜结构破坏，大幅提升了薄膜结构稳定性。
在器件长期稳定性测试中，“载流子纳米缓存器”展现出突出的优势。在实验室模拟太阳光条件下进行最大功率点连续追踪测试，基于该策略的封装器件在运行 3000 小时后仍可保持初始效率的 95%，而对照器件效率则衰减至 55%。进一步，研究团队联合华能集团制备了面积达 1252 平方厘米的大型钙钛矿组件，并在开展了跨越冬夏两季、为期六个月的户外实证测试。结果显示，目标组件在整个测试周期内功率输出保持高度稳定，几乎未出现衰减，而对照组件功率则下降至初始值的 67%。
