随着全球商业航天产业的迅猛发展，太空光伏技术因其能够利用宇宙近乎不间断的太阳光照，成为保障航天器长期在轨能源供给的核心方案，市场需求日益迫切。同时，光伏器件在极寒、昼夜温差巨大的极端环境下的长期耐久性，直接决定了其应用场景的广度与商业价值。钙钛矿太阳能电池虽在低温下展现出优异的光电转换效率，但其在实际运行中，尤其是在反复的温度剧烈变化条件下，性能衰退严重，成为当前制约其走向多场景商业化应用的主要瓶颈之一。

  针对这一关键挑战，我院赵奎教授团队深入探究了钙钛矿电池在173 K至298 K范围内的低温循环老化机制。研究发现，快速温度循环下的持续老化过程会加剧晶格畸变，恶化不同晶面间的非对称性形变和晶格应力，在薄膜内形成大量的裂痕和孔洞，加剧陷阱密度以及位错缺陷，造成器件的快速衰减。通过引入高极性的双齿锚定甲磺酰苯甲脒分子，借助离子键和化学配位的协同配位，强化钙钛矿晶格机械韧性，抑制晶界密度，可有效降低温度循环下的晶格扰动，更好地维持钙钛矿结构及组分的稳定性。最终，优化器件在298K下实现26.05%的效率（认证值25.94%），在228 K下实现了里程碑式28.01%的低温效率，低温柔性电池效率超过26%。更为重要的是，298-173 K的温度区间内连续循环260次后，优化器件仍能维持初始效率的90%以上，寿命较参比器件提升超过3倍，极大拓展了钙钛矿光伏技术的应用边界，使其在高空探测卫星、高轨道航天器、极地或高海拔地区地面电站等面临巨大温度挑战的场景中具备了强大的应用潜力。相关成果以“Molecular Buffering Regulates Lattice Strain for Fatigue-Resistant Perovskite Photovoltaics under Cryogenic Thermal Cycling”发表于国际著名期刊《Advanced Materials》。我院2022级硕士研究生杨杨、2024级硕士研究生孙福楠为共同第一作者，牛天启博士和赵奎教授为共同通讯作者（论文链接：https://advanced.onlinelibrary.wiley.com/doi/full/10.1002/adma.202519339）。

  以上工作得到了国家自然科学基金、教育部中央高校基金，陕西省重点研发计划、西安市科协青年人才托举计划、贝博艾弗森代言体育官网青年拔尖人才计划专项基金等项目支持资助。

撰稿：牛天启 孙福楠  审核：刘治科