最近，有机无机杂化钙钛矿型（CH3NH3PbI3）太阳能电池由于高吸收系数、平衡的电子空穴迁移率、可调控的带隙、极高的量子发光效率和较大的缺陷容忍度等一系列特点使得此类电池的光电转化效率在短短5年之内超过了20%。但是此类电池在潮湿环境下易发生水解，使电池失效，电池的长期稳定性成为困扰其商业化的瓶颈和难点所在。

近期，由物理学院俞大鹏教授领导的北京大学“纳米结构与低维物理”研究团队在该领域取得新进展。该团队的赵清副教授等设计了一种钙钛矿电池的新结构，将长链 吸湿性PEG分子作为聚合物骨架引入到钙钛矿材料吸光层中，长链PEG分子构成的三维网络使钙钛矿材料成膜质量显著提高，电池光电转化效率和重复性得到显著提高，最高效率可达16%。

该种电池在100摄氏度温度下一步法即可完成，制备方法简单易行，易于推广。由于PEG分子的超强吸湿性，聚合物骨架钙钛 矿电池在湿度环境下的稳定性得到显著提升：没有任何封装的电池器件在异常潮湿环境中（70%相对湿度）展现出超过300小时的稳定性。

不仅如此，聚合物骨架钙钛矿电池展现出神奇的“自修复”功能： 钙钛矿材料和电池在被水解破坏后，1分钟内可迅速自修复回到原来的电池状态和电池效率。研究表明，由于PEG与 钙钛矿材料中的甲胺离子具有很强的相互作用，使水解后的碘化铅与甲胺碘可原位再次生成钙钛矿材料，展现出电池材料和效率均可“自修复”的功能。这种新型聚 合物骨架结构使钙钛矿电池对水破坏性和潮湿环境的耐受度大大增强，极大提高了电池在湿度环境下的稳定性，解决了钙钛矿电池害怕水汽和电池效率在潮湿环境下 会迅速减退的应用难题，展现出神奇的自修复功能，为今后钙钛矿电池商业化提供了一条新思路，具有重要的科学意义和应用价值。

该研究成果近期发表于Nature Communications【6，10228（2016）】，研究生赵怡程为第一作者，赵清副教授为通讯作者。该研究成果得到了量子物质科学2011协同创新中心、介观物理国家重点实验室、北京大学电子显微镜实验室等的大力支持。

聚合物骨架钙钛矿太阳能电池结构示意图；电池光伏性能的自修复I-V曲线；钙钛矿薄膜在被水汽破坏后一分钟内的自修复展示照片，薄膜回复到初始状态。

俞大鹏教授简介：

北京大学 物理学院凝聚态物理与材料科学研究所教授，纳米结构与低维物理实验室负责人，北京大学电子显微镜实验室主任，教育部长江学者与创新团队“新型低维功能纳米结构与物理”学术带头人，中国科学院院士，Email：yudp@pku.edu.cn

个人主页：http://nanolab.pku.edu.cn/chinese/contents/19/49.html

课题组主页：http://nanolab.pku.edu.cn/chinese/index.htm

主要研究方向：准一维半导体纳米结构与物理性质研究，是国际纳米线研究的创始人之一，在纳米线的制备、物理性质和器件效应研究方面做出的主要学术贡献包括:发展了催化液滴诱导与气相输运新方法、新技术规模制备硅纳米线，基本解决自下而上可控制备纳米线的核心难题；开拓了氧化物纳米线材料研究新领域；深入、系统地研究了纳米线的新奇物理性质和应用基础。

个人简介：

俞大鹏，男，1959年3月生，宁夏中卫人，1993年10月在法国南巴黎大学固体物理实验室材料物理专业获博士学位。现任北京大学物理学院教授、博士生导师，教育部“长江学者”特聘教授。长期从事半导体纳米线材料的制备与物理性质关键科学问题的研究，开启了国际纳米线材料研究新纪元，在其可控制备、新颖物 理性质研究以及应用基础研究领域作出了原创性和系统、深入的学术贡献。迄今在Nature子刊、PRB /PRL、APL、Nano Letters、Advanced Materials等顶级学术刊物上发表论文400余篇，被SCI他引一万余次，Google Scholar h-index 为75。曾获国家自然科学二等奖，国家杰出青年科学基金、第二届北京大学研究生“十佳导师”等荣誉，培养了一批优秀人才。2015年12月7日俞大鹏教授成功当选为中国科学院技术科学部院士。

赵清副教授简介：

北京大学物理学院纳米结构与低维物理实验室副教授

Email：zhaoqing@pku.edu.cn

个人主页：http://nanolab.pku.edu.cn/chinese/contents/19/87.html

研究方向：纳米结构与低维物理（凝聚态物理及材料物理研究所）

个人简介：

赵清，女，副教授，博士生导师。2006年在北京大学物理学院获得理学博士学位，2006-2009年University of Washington 生物工程系从事博士后研究。主要从事纳米结构与低维物理方面研究，重点关注利用固态纳米孔进行生物单分子探测和利用低维结构构筑柔性电化学器件研究方面。在解决基于固态纳米孔DNA测序领域内重大科学难点问题上，以第一作者或通讯作者在Nano Lett.、Adv. Mater.、Adv. Funct. Mater.、Small等领域内重要期刊上发表SCI论文40余篇。相关论文被国内外其他同行累计引用超过1500次，H因子16。入选“教育部新世纪人才”计划和北京市“科技新星”计划。

（本文资料来源：北京大学网站，由e科网整理编辑）

如若转载，请注明e科网。

如果你有好文章想发表or科研成果想展示推广，可以联系我们或免费注册拥有自己的主页