再登Nature！福建农林大学青年教师林智超在《自然》发表光伏研究成果

北京时间2025年4月8日，福建农林大学材料工程学院绿色光电器件与储能电池团队青年教师林智超与西安交通大学、河南大学、澳门大学等单位合作，在国际顶尖学术期刊《自然》（Nature）发表题为《一种钕内嵌富勒烯-聚合物偶联层作为高效稳定钙钛矿太阳能电池界面层》“A Nd@C82-polymer interface for efficient and stable perovskite solar cells”的研究成果。林智超为该论文的共同第一作者。

钙钛矿太阳能电池作为一种新型光伏器件，具有可与传统硅太阳能电池相媲美的性能和巨大的成本优势，在光伏发电、建筑集成、柔性电子等诸多领域显现出发展潜力，成为太阳能电池的重要研究方向。科学技术部与国家能源局联合发布的《“十四五”能源领域科技创新规划》明确指出，推进钙钛矿太阳能电池等新能源技术的发展，对于实现“碳达峰·碳中和”目标，彰显出举足轻重的力量。钙钛矿太阳能电池商业化的关键挑战在于：实现能量转换效率和稳定性的双优。聚合物材料在钙钛矿太阳能电池中表现出了卓越的内部封装特性，使用聚合物作为界面层可以阻挡水和氧气对钙钛矿层的侵蚀，并抑制离子扩散，提高钙钛矿太阳能电池的长期工作稳定性。然而，当聚合物层过厚时，会存在电子屏蔽效应，显著抑制电荷的提取，导致钙钛矿太阳能电池性能的损失，难以同时兼顾稳定和高效。

富勒烯作为一种碳的同素异形体，呈现足球状结构，具有高效电子传导特性。1991年发现钾元素内嵌的富勒烯C60在−255 ° C时表现出超导行为，这是迄今为止最高的分子超导温度。有鉴于此，将内嵌金属富勒烯与聚合物相结合，有望实现高效电子传输和高稳定性的双重突破。

该研究报道了一种磁性金属钕内嵌富勒烯-聚合物（Nd@C82-PMMA）偶联层，该偶联层通过界面极化，增强了电子提取效率，同时兼具原位封装和超快电子提取的特点，在促进电子高效传输的同时，抑制了离子扩散，保护了钙钛矿层免受水和氧气的侵蚀，助力效率和稳定性的同步提升。

该研究阐明了富勒烯Nd@C82在钙钛矿太阳能电池界面产生永久强电场，增强电荷分离和提取的作用机制，提出了构建金属富勒烯-聚合物耦合互穿网络新策略。基于上述策略优化后的钙钛矿太阳能电池实现了26.78%的能量转换效率，在标准工作状态下进行最大功率点跟踪，运行2500小时后依旧维持着82%的初始性能，相较于此前的报道有着显著提升，为制备性能和稳定性兼优的钙钛矿太阳能电池提供了新思路。值得注意的是，本研究得到了福建农林大学欧阳新华教授领衔的绿色光电器件与储能电池团队的重要支持。

近十年来，福建农林大学以第一作者或通讯作者单位在CNS三大顶刊已共计发表论文19篇，其中以第一作者完成单位发表论文15篇，以通讯作者完成单位发表论文17篇，位居农林类高校第1位。同期，福建农林大学还以第一作者或通讯作者单位在CNS子刊发表论文400多篇。

林智超

博士，福建省高层次人才（C类）、福建省“引进高层次人才（C类）”。主要从事有机光电子器件（钙钛矿/有机太阳能电池、钙钛矿/有机发光二极管等）与储能电池（锂/钠离子电池、锌-空气电池、超级电容器等）的研究。近年来，以第一/通讯作者（含共同）身份在Nature、Angewandte Chemie、Advanced Science、Advanced Functional Materials、Chemical Engineering Journal等SCI刊物上发表论文十余篇，其中2篇被作为封面报道，1篇入选ESI高被引论文；曾担任Advanced Energy Materials，Applied Catalysis B: Environmental等国际高质量期刊审稿人。