研究背景：在全球能源转型和我国“双碳”战略目标深入推进的关键时期，新能源技术的创新发展成为驱动绿色未来的核心引擎。作为最受期待的新型光伏技术之一，钙钛矿太阳电池（PSCs）在过去十年中取得了前所未有的巨大突破。近日，大连理工大学物理学院边继明教授和王敏焕副教授团队在短短数日内，接连于国际顶尖学术期刊《焦耳》（Joule）和《自然·通讯》（Nature Communications）上发表重大研究成果，分别在钙钛矿/硅叠层电池和单结钙钛矿电池的效率与稳定性两大核心难题上取得了重大突破，为我国乃至全球光伏产业的发展注入了强劲的“大工智慧”和“大工力量”。
成果简介：针对钙钛矿材料因内部“应力”不均而导致性能衰减的瓶颈问题，王敏焕老师联合南京大学、香港理工大学等团队，提出了一种“晶格增强与应变均质化”策略。通过引入一种化学“黏合剂”，巧妙地从原子层面稳定了钙钛矿的晶格框架，使其内部应力均匀分布，从而根本性地提升了材料的“体质”。基于该技术，团队不仅研制出效率高达23.5%的单结电池，更构筑了光电转换效率达33.4%的四端钙钛矿/硅叠层器件，刷新了该领域的公开报道世界纪录。尤为可贵的是，该叠层电池在真实的户外环境下连续运行48天而无效率衰减，展现出迈向大规模应用的巨大潜力。以“Homogenizing strain via reinforced lattice interaction enables efficient and stable 4T perovskite/silicon tandem solar cells”为题，发表在《Joule》上（IF：35.4）。
几乎在同一时间，物理学院边继明教授、化学学院史彦涛教授联合国内外顶尖学者团队，聚焦于疏通钙钛矿内部的能量传输路径。他们独创“原位边界桥接”策略，利用超分子“智能运输车”将特定离子精准投送到晶粒间的边界处，架设起无数微型“桥梁”，打通了长期以来制约性能的光生载流子传输“堵点”。得益于此，团队研制的钙钛矿太阳能电池实现了26.02%的顶级转换效率（认证效率25.77%），并在最大功率点连续运行1300小时后，效率保持率高达99.2%，展现出优异的工作稳定性。以“In-situ Boundary Bridging Unlocks Multi-Grain-Domain Carrier Diffusion in Polycrystalline Metal Halide Perovskites”为题，发表在Nature子刊《Nature Communications》上。论文的第一作者是物理学院王敏焕老师。
从刷新世界纪录的叠层效率，到超长时程的稳定运行，大连理工大学物理学院科研团队在钙钛矿光伏领域的系列突破，是我国在新材料、新能源领域坚持自主创新、勇攀科学高峰的生动缩影。这些成果不仅解决了长期困扰业界的瓶颈问题，更为推动我国光伏产业迭代升级、助力“双碳”目标实现奠定了坚实的科学与技术基础，在全球新能源技术的赛道上书写了服务高水平科技自立自强的时代答卷。
王敏焕于2020年6月博士毕业于大连理工大学微电子学院，现为边继明教授课题组老师，十年来一直致力于金属卤化物钙钛矿材料及其器件性能的相关研究。博士期间先后在本领域著名科学家美国加州大学洛杉矶分校（UCLA）Yang Yang（欧洲科学院院士）课题组和韩国成均馆大学（SKKU）Nam-Gyu Park（科睿唯安预测的诺贝尔奖获得者的热门人选）课题组联合培养。2025年5月，以客座教授的身份赴瑞士洛桑联邦理工学院Michael Grätzel（欧洲科学院院士，德国国家科学院院士，美国国家发明家学院院士，西班牙皇家工程院院士，瑞士工程科学院院士，中国科学院外籍院士）课题组访学18个月。近年来在钙钛矿光伏器件稳定性研究领域取得了一系列成果，对缺陷引起的钙钛矿太阳电池稳定性问题提出的改善策略得到了众多学术同行的认可。迄今，发表SCI论文60余篇，其中以第一或者通讯（含共同）作者在Nat. Sustain., Nat. Commun., Joule等知名学术期刊上发表SCI论文30篇（3篇入选ESI高被引论文，1篇热点论文）。曾荣获校学术之星、研究生国家奖学金（3次）和省优秀博士论文等多项荣誉。
论文网址：https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102142
论文网址：In-situ boundary bridging unlocks multi-grain-domain carrier diffusion in polycrystalline metal halide perovskites | Nature Communications
