AI驱动瞎想：在100°C下高效郑重运行1000小时的钙钛矿太阳能电板！

金属卤化物钙钛矿太阳能电板（PSCs）的认证功率退换遵守（PCE）已高达27%。尽管其具备低资本和可规模化制备的上风，但生意化应用的主要袭击在于其在热、偏压和光照等实质使命应力下的性能退化。止境是在≥85°C的高温使命环境下，不郑重性主要源于钙钛矿层里面的颓势和离子迁徙。同期，偏压和热应力主要影响电荷传输材料偏激与钙钛矿的界面。此外，在户外条目下，紫外线（UV）发射会阻挡光化学郑重性较弱的埋底界面。因此，进步PSCs的使命郑重性需要同期缩小钙钛矿层中的颓势密度并郑重各功能界面。

鉴于此，赵一昕训诲、缪炎峰副连络员、王衍明副训诲报说念了一种四智能体结合的东说念主工智能（AI）框架，用于携带瞎想高效光继承层、抗紫外空穴传输材料以及郑重的异质界面。通过热力学驱动的单晶滋长和薄膜推行表征考证，该多智能体框架细目了高度郑重的甲脒-铯铅碘钙钛矿组分FA₀.₉₂Cs₀.₀₈PbI₃。AI驱动的 insights 进一步携带瞎想了一种定制的空穴传输分子——(4'-(3，6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)-[1，1-联苯]-4-基)膦酸（MeO-DPPACz），该材料具有优异的抗紫外线才调。最终优化的PSC器件在100°C下继续使命1000小时后，仍能保捏97%的运行遵守。关联连络末端以题为“AI-guided design of efficient perovskite solar cells operationally stable at 100°C”发表在最新一期《science》上。

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AI指示瞎想郑重PSCs

连络团队引入了一个基于大型说话模子（LLM）的新式多智能体AI框架，用于全面携带钙钛矿器件瞎想。如图1所示，该框架整合了四个专科AI智能体：（i）数据智能体，讲求从文件中提真金不怕火结构化数据并进行按需数据准备；（ii）组分智能体，通过机器学习缓助优化钙钛矿组分；（iii）界面智能体，基于文本输入提供基于凭据的界面制备携带；（iv）中央智能体，分析常识库、融合使命历程并野心器件架构。中央智能体通过检索增强武艺，识别出FA-Cs钙钛矿是可行的组分，并建议使用Al₂O₃手脚异质界面以进步郑重性（图1B）。鉴于LLM在数值狡计上的局限，中央智能体将探索最优FA-Cs组分的定量任务交付给组分智能体。组分智能体遴荐高斯过程追溯（GPR）模子，进展了Cs掺杂比例与PSCs郑重性之间的关联，博亚体育app2026世界杯中国官网下载并提供了预测的不细目性算计。与此同期，界面智能体被触发，对埋底界面处的传输层哄骗进行了真切连络（图1D），推断遴荐原子层千里积的NiOₓ界面层以及具有妥贴分子键和妥贴偶极矩的自拼装单分子层（SAM）可同期进步器件的郑重性和遵守。

图 1 多智能体 AI 框架的使命历程详细

热力学郑重的FA₁₋ₓCsₓPbI₃单晶

组分智能体自主筛选了Cs掺杂比例（界说为Cs/(Cs+FA)）的可行范围。末端败露，Cs掺杂比例为0.03至0.12的FA-Cs钙钛矿更有可能取得更高的郑重性因子，最优郑重性预测在Cs比例约为0.07处（图2A）。为幸免薄膜结晶过程中的亚稳态影响，连络团队遴荐热力学均衡条目下的单晶滋长武艺（图2B）。合成的单晶包括Cs0 (FA₁.₀₀)、Cs4 (FA₀.₉₆Cs₀.₀₄PbI₃)、Cs8 (FA₀.₉₂Cs₀.₀₈PbI₃) 和Cs12 (FA₀.₈₈Cs₀.₁₂PbI₃)。如图2C所示，Cs8单晶尺寸最大（可达1 cm），里面针孔最少。光电性能表征败露，与其他组分比拟，Cs8单晶具有最低的陷坑密度（2.07×10¹⁰ cm⁻³）（图2D），同期暗电流缩小（图2E），正反向扫描迂缓减小。时间辩认光致发光谱标明Cs8化合物中陷坑缓助复合减少，正规投注平台中国官网光致发光强度空间漫衍图（图2F）败露其高均匀性和扼制的非发射复合。正电子湮没谱（PAS）测试（图2G-K）败露Cs8单晶的 positron 寿命为364 ps，标明其扼制了FA空位（VFA）的酿成，增强了结晶度并减少了颓势。

图 2 FA 1− x Cs x PbI 3 单晶的性质

郑重的咔唑膦酸分子

针对SAM在高温下易脱赞好意思紫外光下键解离的挑战，界面智能体通过基于凭据的文件分析提议了设战术略：增多苯环数目可提高共轭进程，从而增强SAM的紫外郑重性。基于此，连络团队将常用SAM（MeO-2PACz）中的烷基替换为联苯基，瞎想了新式SAM——MeO-DPPACz。表面狡计标明，MeO-DPPACz中C-N键的解离能更高（图3A），紫外老化推行（图3B）进一步确认其紫外郑重性优于MeO-2PACz。中央智能体建议界面智能体使用XGBoost模子预测SAM的偶极矩（图S19），MeO-DPPACz的预测偶极矩为2.3 D，接近齐全高效器件的理思值~2.5 D。紫外光电子能谱（UPS）败露MeO-DPPACz解决的NiOₓ薄膜费米能级围聚价带顶（图3C），增强了空穴提真金不怕火才调。将Cs4、Cs8和Cs12单晶手脚先行者体制备钙钛矿薄膜。与Cs4和Cs12比拟，Cs8薄膜败泄露更均匀的描摹（图3D）。掠入射广角X射线散射（GIWAXS）图谱（图3E）标明，Cs8薄膜在(100)晶面具有优先取向。空间电荷截止电流（SCLC）测量和PL图谱也确认了Cs8薄膜的陷坑密度缩小。

图 3 合成的 MeO-DPPACz 的表征和千里积的钙钛矿薄膜

器件性能与郑重性评估

中央智能体通过结构化检索增强分析，细目了在钙钛矿层两侧引入Al₂O₃层的p-i-n器件结构可进步合座郑重性。最终器件结构为：FTO/NiOₓ（纳米颗粒NiOₓ和ALD NiOₓ）/MeO-DPPACz/ALD Al₂O₃/钙钛矿/ALD Al₂O₃/C₆₀/ALD SnO₂/Au（图4A，4B）。如图4C所示，最优条目下的Cs8器件在0.087 cm²的掩模面积上齐全了25.0%的冠军PCE，与恒压测得的24.9%郑重PCE一致。EQEEL测试标明Cs8器件具有最低的非发射复合引起的VOC亏损（ΔVOC，nrad = 0.078 V）。在郑重性评估方面，经过双85干冷测试（ISOS-D-3， 85°C/85%相对湿度）1150小时后，Cs8器件保捏了98%的运行遵守。在户外郑重性测试（ISOS-O-1）1000小时后，Cs8器件无昭彰遵守亏损。在更为严酷的100°C最大功率点追踪（MPPT）测试下（图4D），Cs8器件在1000小时后仍保捏>97%的运行PCE，而Cs4和Cs12器件在吞并时间则下落至运行值的50%以下。老化后的截面扫描电镜图像（图4E）败露，Cs8器件保捏良好的晶粒，而Cs4和Cs12器件则出现缺乏和塌陷。降解活化能（Ea）狡计标明，Cs8器件的Ea为0.347±0.031 eV（图4F），高于Cs4和Cs12器件。据此推算，Cs8 PSC在室温（30°C）下的等效使命寿命研讨可达约30年。

图 4 PSCs 的长久郑重性评估

总结与瞻望

本连络奏效考证了多智能体AI框架携带瞎想具有100°C抗性的超郑重PSCs的可行性。中央智能体通过提真金不怕火和分析文件数据识别重要材料弃取，组分智能体将FA-Cs钙钛矿组分优化为FA₀.₉₂Cs₀.₀₈PbI₃，界面智能体则评估并瞎想了抗紫外咔唑膦酸分子。联结优化的组分、AI缓助瞎想的SAM以及双Al₂O₃界面，最终构建了基于FA₀.₉₂Cs₀.₀₈PbI₃的超郑重高效PSC器件。在100°C加快老化测试下，该器件齐全了前所未有的1000小时使命郑重性，为钙钛矿光伏技艺的生意化应用开采了新的旅途。