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tdub720 · 发表于 3 小时前

钙钛矿太阳能电池（PSCs）凭借其优异的光电性能，实验室级别（通常采用惰性气氛下的旋涂法制备）已实现超过27%的认证能量转换效率（PCE）。然而，旋涂法本质上与高通量、工厂级制造不兼容，因为离心力会导致薄膜不均匀，且惰性气氛增加了工艺复杂性和成本。印刷法具有材料利用率高和成本效益好的优势，能够实现大面积钙钛矿太阳能组件（PSMs）的生产。但是，随着基底面积增大，印刷过程的沉积时间延长，使得未退火的钙钛矿中间态长时间处于亚稳态。具体而言，水分子会与有机阳离子形成氢键，诱导局部晶格应变，降低向光活性δ-FAPbI₃相转变的能垒，这种不稳定性引发了空间上不均匀的降解——先沉积的钙钛矿在全部沉积过程完成之前就开始分解，这成为制约其产业化的核心挑战。针对上述挑战，南昌大学的陈义旺教授和谈利承教授提出了一种“相锁定”策略，通过建立动态演化的、具有水分缓冲作用的晶间网络，在大面积印刷过程中实现了α-FAPbI₃（FA为甲脒基）钙钛矿的时空均匀结晶。该方法有效防止了环境湿度引起的过早降解，消除了方向性不均匀性。刮涂制备的PSCs实现了26.7%的能量转换效率（认证效率为26.1%），100平方厘米的刚性和柔性组件分别达到21.5%和19.5%的效率。改善的形态均匀性缓解了局部降解，抑制了自放大老化路径。封装器件在环境空气中85°C最大功率点追踪1500小时后，仍保持初始PCE的90%以上。相关论文以题为“Spatiotemporally homogeneous crystallization for ambient scalable perovskite photovoltaics”发表在最新一期《science》上。