再登Nature！福建農林大學青年教師林智超在《自然》發表光伏研究成果

北京時間2025年4月8日，福建農林大學材料工程學院綠色光電器件與儲能電池團隊青年教師林智超與西安交通大學、河南大學、澳門大學等單位合作，在國際頂尖學術期刊《自然》（Nature）發表題為《一種釹內嵌富勒烯-聚合物偶聯層作為高效穩定鈣鈦礦太陽能電池界面層》“A Nd@C82-polymer interface for efficient and stable perovskite solar cells”的研究成果。林智超為該論文的共同第一作者。

鈣鈦礦太陽能電池作為一種新型光伏器件，具有可與傳統硅太陽能電池相媲美的性能和巨大的成本優勢，在光伏發電、建筑集成、柔性電子等諸多領域顯現出發展潛力，成為太陽能電池的重要研究方向。科學技術部與國家能源局聯合發布的《“十四五”能源領域科技創新規劃》明確指出，推進鈣鈦礦太陽能電池等新能源技術的發展，對于實現“碳達峰·碳中和”目標，彰顯出舉足輕重的力量。鈣鈦礦太陽能電池商業化的關鍵挑戰在于：實現能量轉換效率和穩定性的雙優。聚合物材料在鈣鈦礦太陽能電池中表現出了卓越的內部封裝特性，使用聚合物作為界面層可以阻擋水和氧氣對鈣鈦礦層的侵蝕，并抑制離子擴散，提高鈣鈦礦太陽能電池的長期工作穩定性。然而，當聚合物層過厚時，會存在電子屏蔽效應，顯著抑制電荷的提取，導致鈣鈦礦太陽能電池性能的損失，難以同時兼顧穩定和高效。

富勒烯作為一種碳的同素異形體，呈現足球狀結構，具有高效電子傳導特性。1991年發現鉀元素內嵌的富勒烯C60在?255 ° C時表現出超導行為，這是迄今為止最高的分子超導溫度。有鑒于此，將內嵌金屬富勒烯與聚合物相結合，有望實現高效電子傳輸和高穩定性的雙重突破。

該研究報道了一種磁性金屬釹內嵌富勒烯-聚合物（Nd@C82-PMMA）偶聯層，該偶聯層通過界面極化，增強了電子提取效率，同時兼具原位封裝和超快電子提取的特點，在促進電子高效傳輸的同時，抑制了離子擴散，保護了鈣鈦礦層免受水和氧氣的侵蝕，助力效率和穩定性的同步提升。

該研究闡明了富勒烯Nd@C82在鈣鈦礦太陽能電池界面產生永久強電場，增強電荷分離和提取的作用機制，提出了構建金屬富勒烯-聚合物耦合互穿網絡新策略。基于上述策略優化后的鈣鈦礦太陽能電池實現了26.78%的能量轉換效率，在標準工作狀態下進行最大功率點跟蹤，運行2500小時后依舊維持著82%的初始性能，相較于此前的報道有著顯著提升，為制備性能和穩定性兼優的鈣鈦礦太陽能電池提供了新思路。值得注意的是，本研究得到了福建農林大學歐陽新華教授領銜的綠色光電器件與儲能電池團隊的重要支持。

近十年來，福建農林大學以第一作者或通訊作者單位在CNS三大頂刊已共計發表論文19篇，其中以第一作者完成單位發表論文15篇，以通訊作者完成單位發表論文17篇，位居農林類高校第1位。同期，福建農林大學還以第一作者或通訊作者單位在CNS子刊發表論文400多篇。

林智超

博士，福建省高層次人才（C類）、福建省“引進高層次人才（C類）”。主要從事有機光電子器件（鈣鈦礦/有機太陽能電池、鈣鈦礦/有機發光二極管等）與儲能電池（鋰/鈉離子電池、鋅-空氣電池、超級電容器等）的研究。近年來，以第一/通訊作者（含共同）身份在Nature、Angewandte Chemie、Advanced Science、Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal等SCI刊物上發表論文十余篇，其中2篇被作為封面報道，1篇入選ESI高被引論文；曾擔任Advanced Energy Materials，Applied Catalysis B: Environmental等國際高質量期刊審稿人。