三百岁的颜料，接手一块太阳能电池的一生

普鲁士蓝诞生于十八世纪初的柏林，最早是给普鲁士军队染制服的廉价颜料，后来进了梵高的《星月夜》与葛饰北斋的《神奈川冲浪里》。9 月 25 日，它多了一个新身份：Science 杂志 393 卷 1329 页，厦门大学郑南峰院士、吴炳辉教授团队用它解决钙钛矿太阳能电池最头疼的离子乱跑问题，论文标题直白得很，Prussian blue regulates ion dynamics in perovskite solar cells。

合作的还有暨南大学与清华大学，西安交通大学和瑞典乌普萨拉大学，以及两家中科院研究所。项目的起点有点出人意料：一堂面向大学一年级学生的无机化学研讨课。

🏚️ 钙钛矿的软肋

钙钛矿是光伏领域过去十年进步最快的技术路线，光电转换效率从 3.8% 爬到超过 26%，还能像印报纸一样低温溶液加工。它的麻烦写在材料本性里：这是一类软离子半导体，晶格里的离子在光照、温度与电场作用下会迁移和重新分布。海峡导报的报道里有个贴切的比方，晶格像一栋公寓楼，离子是住户，光照电场像楼外的震动，一震住户就开始搬家，楼的结构就松了。

住户搬家改变局域电子环境，加剧缺陷演化，器件性能跟着衰减。这是钙钛矿走向商业化的最大障碍。

更麻烦的是这个问题贯穿材料一生：薄膜结晶阶段留下的结构缺陷，与器件运行阶段的离子迁移，本是因果相连的连续过程，传统研究却常常把它们割裂处理，结晶归结晶，运行归运行。

🎨 一堂研讨课给出的三件套

普鲁士蓝的结构化学特性恰好是三件套：铁离子与氰基配体桥联成开放框架，框架里有规则排列的空腔，铁离子还有二价与三价两种价态。研讨课上被当成习题讲的三条性质，对应钙钛矿要办的三件事。

第一件，引导结晶。普鲁士蓝的晶格参数与钙钛矿相近，纳米颗粒加进前驱体溶液，就像在溶液里搭脚手架，给晶体提供异质成核位点。原位光致发光与 X 射线散射实验显示，成核、中间相转化与晶粒生长都更有序，长出的薄膜择优取向更明显、局域应变更低。

第二件，调控缺陷。钙钛矿在制备与运行中会产生零价铅、零价碘这类异常价态物种，它们加重非辐射复合损失，还参与材料分解。普鲁士蓝的二价三价铁中心像一个氧化还原缓冲器，把这些坏分子拉回正轨，自身框架保持稳定。

第三件，抑制离子迁移。开放框架里的规则空腔能收容试图搬家的离子。原位飞行时间二次离子质谱与开尔文探针力显微镜显示，引入普鲁士蓝后，离子尤其是铯离子的长程迁移被显著抑制，电场诱导的局域电势变化大幅减小。

这张表把三个环节与各自的实验证据对齐，量是证据类型。

📏 数字与户外

器件层面：小面积电池，正置与倒置两种结构效率都超过 26%。放大到模组，6 厘米乘 6 厘米的正置模组效率 23.4%，30 厘米乘 30 厘米的倒置模组拿到 22.9% 的第三方认证效率。三十厘米见方，比一页 A4 纸大出一圈，这个尺寸已经进入产线讨论的范围。

稳定性做了四组：湿热老化、连续最大功率点跟踪、不同温度加速老化，以及最扎实的一组，钙钛矿模组与商业硅电池放在同一户外环境同步监测 151 天。结果是没有观察到钙钛矿模组相对硅参照器件的明显衰减趋势。151 天折合五个月，对一块要承诺二十五年寿命的电池来说只是开始，但相对参照物的平稳，比绝对时长更能说明离子被摁住了。【推论】

🔄 思路的换轨

这项工作的分量不在又一个效率数字，而在思路。传统钙钛矿缺陷研究是补窟窿：发现一种缺陷，设计一种钝化分子去修补，静态、被动、一个问题一个方案。普鲁士蓝的做法是把薄膜形成与器件运行当成一个连续过程，同一个材料在结晶、缺陷演化、离子迁移三个环节同时出手。

这个框架打开的设计空间是：找的可以不再是一种钝化分子，而是一类兼具结构引导、氧化还原缓冲与离子收容能力的开放框架材料。普鲁士蓝只是这类材料的代表之一，三百年前它碰巧被炼了出来，三百年后它的三条结构性质被重新读了一遍。【判断】

一堂本科研讨课通向一篇 Science，这条线也值得记一笔。基础教学与前沿研究之间的流向并不总是单向的，有时候回到最基本的结构化学原理，反而能看到更远的地方。

🧭 下一步

两个检验点摆在明处。一是更大面积与更长时长的户外数据，151 天对商业化承诺来说太短；二是这套开放框架思路能不能在别的钙钛矿组分、别的软离子半导体上复制。暨南大学团队依托企业支撑做组件验证的路径，意味着从机制到产线的距离已经被认真对待，剩下的是时间与批量。

信源：Science 393, 1329-1334（2026），DOI 10.1126/science.aef5487（2026-09-25 在线）；厦门大学国内合作办公室通稿；暨南大学新能源技术研究院通稿；海峡导报（2026-10-01）。

限定：效率与稳定性数字出自期刊页与各单位通稿，未逐项核对论文正文；三机制的微观证据描述经厦大通稿与海峡导报交叉印证；合作单位以厦大通稿列名为准；151 天户外监测的具体气候条件未披露。