北京时间2026年5月15日，上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心研究团队联合校内外合作单位在《科学》杂志上发表题为“AI-guided design of efficient perovskite solar cells operationally stable at 100 ˚C”的研究论文。该工作构建了一个面向钙钛矿太阳能电池研发的多智能体人工智能（AI）平台，对器件构型、材料设计和界面优化进行全面设计，实现了钙钛矿太阳能电池的高效率以及高稳定性运行。上海交通大学环境科学与工程学院博士生郭嘉豪、溥渊未来技术学院未来光伏研究中心助理研究员李博伟和博士后张泽瑜、环境科学与工程学院博士后刘方为该论文的共同第一作者。溥渊未来技术学院未来光伏研究中心李聪毅助理教授和王耀助理研究员为共同作者。溥渊未来技术学院未来光伏研究中心王衍明副教授、环境科学与工程学院缪炎峰副研究员、溥渊未来技术学院未来光伏研究中心主任赵一新教授为共同通讯作者。
钙钛矿太阳能电池凭借高效率、低成本等优势成为未来光伏电池的理想选择。但在高温、偏压和光照等运行条件下，钙钛矿太阳能电池仍面临稳定性低、易老化等挑战。传统研发方式往往依赖大量实验试错，难以高效完成多变量条件下的协同优化。AI的快速发展为高效稳定钙钛矿太阳能电池材料和器件的开发提供了新途径，特别是通过多智能体框架，可以快速实现各个功能层的协同优化，从而全方位提升钙钛矿太阳能电池性能。基于这一思路学院未来光伏中心研究团队开发的多智能体AI平台，将分散的科研文献、实验数据和模型分析结果进行整合分析并转化为可执行的器件设计、优化建议。由此研究团队所设计器件在高温运行条件下展现出优异稳定性，体现了人工智能方法在先进能源材料研发中的应用潜力。
图1：多智能体AI平台工作流程示意图
该平台由多个具有明确分工的专业智能体组成。其中，数据智能体负责从文献和实验数据中提取结构化信息，并按任务需求完成数据整理与预处理；中央智能体负责总体任务规划、知识检索、工作流协调和器件结构建议；组分智能体面向钙钛矿吸光层开展组分优化与稳定性分析；界面智能体则针对传输层和界面材料进行筛选与设计。通过多智能体之间的协同工作，平台能够将分散的文献知识、实验数据和模型预测结果整合为可执行的研究建议，从而显著提升复杂材料体系的研发效率。
图2：钙钛矿组分和传输层设计及器件运行稳定性
在多智能体AI平台的建议下，中心研究团队提出了具有双层氧化铝保护层的高稳定器件结构，并进一步优化了甲脒-铯（FA-Cs）基钙钛矿组分和空穴传输材料设计。组分智能体分析表明，适量 Cs 掺入有助于调控钙钛矿缺陷类型并提升材料热稳定性；通过参考界面智能体的建议，设计了具有高碳—氮键能的联苯结构空穴传输分子MeO-DPPACz，从而增强器件在紫外光照下的稳定性。最终，基于多智能体AI平台辅助设计的钙钛矿太阳能电池实现了25%的光电转化效率，同时在100˚C连续运行1000小时后仍保持 97% 的初始效率。
本研究展示了人工智能技术在复杂材料体系设计中的重要价值。通过多智能体协作、科学知识检索和数据驱动分析的结合，为高稳定钙钛矿太阳能电池的设计提供了有力支撑。
图3：多智能体AI平台部署测试界面
光伏中心研究团队与上海交通大学 "交我算" 平台及团队深度合作，依托学校国产算力基础设施与本地部署的DeepSeek-V4大模型，完成了多智能体科研平台应用端的开发工作。团队针对模型高效调用、精准知识检索、多智能体协同推理及全链路在线服务流程，开展了全面的功能验证与深度优化适配。目前该平台已进入内部试运行阶段，预计将于近期正式上线。未来，平台将逐步拓展覆盖更多钙钛矿光伏研发应用场景，为能源科学领域的智能化研发提供通用、可复用的技术支撑框架。
作者简介
李博伟（Bowei Li），本文共同第一作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心助理研究员、英国萨里大学博士。其研究方向聚焦反式钙钛矿电池与器件稳定性和老化机理，在Science、Nature、Nat. Photonics、J. Am. Chem.l Soc.、Adv. Mater.等国际知名期刊发表30余篇论文，主持、参与国家自然科学基金青年项目和上海市科委等资助的多项纵横向项目/课题。
张泽瑜（Zeyu Zhang），本文共同第一作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心博士后、美国新泽西理工学院博士，在Science, Acc. Chem. Res, ACS Nano, Angew Chem Int Ed, Adv. Mater.等著名期刊发表论文20余篇。
王衍明（Yanming Wang），本文通讯作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心副教授、美国斯坦福大学博士。其研究方向聚焦先进能源材料的多尺度仿真与人工智能技术，已在Science、Nature、Nat. Commun.、Sci. Adv.等国际知名期刊发表80余篇论文，获美国专利授权1项，软件著作权7项。主持国家自然科学基金委，国家科技部、上海市科委等资助的纵横向项目/课题10余项。担任Journal of Energy Chemistry等杂志青年编委。
赵一新（Yixin Zhao），本文通讯作者。上海交通大学溥渊未来技术学院未来光伏中心主任、教授，先后入选国家青年特聘专家，教育部霍英东青年基金，上海市曙光人才，上海市优秀青年学术带头人，国家杰出青年科学基金。获得上海市自然科学奖一等奖，青山科技奖。十四五可再生能源重点研发总体专家组专家，现任中国化学会能源化学专委会委员，中国材料学会太阳能材料专委会委员。在Science, Nature, Nat Mater, Nat Sustain, Natl Sci Rev, JACS, Angew Chem Int Ed, Adv Mater等权威期刊发表论文200余篇，引用25000余次，2018-2025年连续八年入选科睿唯安的全球高被引科学家，1篇论文入选“2019年中国百篇最具影响国际学术论文”。
