青岛能源所在钙钛矿太阳能电池领域取得重要进展

如何让轻薄、柔韧的钙钛矿太阳能电池既保持高效率，又能稳定、均匀地大面积生产？这一困扰学界与产业界的核心难题，如今有了创新解法。近日，中国科学院青岛生物能源与过程研究所、太阳能光电转化与利用全国重点实验室联合香港科技大学的研究团队，在钙钛矿太阳能电池埋底界面工程领域取得重要突破。他们首创“溶剂化物晶体预晶种”策略，为实现高效、可规模化生产的钙钛矿光伏组件带来了新的希望。该成果已于近期在国际顶级学术期刊上《自然·合成》发表。

钙钛矿太阳能电池被誉为“下一代光伏技术”的有力候选，因其兼具高效率和溶液加工的潜力。然而，在目前广泛研究的倒置结构电池中，底部界面难以控制的微观缺陷，严重制约了电池性能和长期稳定性，如同“地基不牢”影响整体建筑的稳固。

狭缝涂布制备钙钛矿薄膜

为解决这一核心难题，研究团队独辟蹊径，开发出一种名为“晶体-溶剂化物预晶种”（CSV）的通用性调控方法。该方法的核心在于，预先在基底上沉积一层特殊设计的低维卤化物溶剂化物晶体（化学式为PDPbI4·DMSO）作为“晶种”。这一策略仿佛为钙钛矿薄膜的生长提前搭建了“引导支架”，并发挥着多重关键作用：

改善浸润，均匀铺展

CSV纳米晶具有独特的棒状结构，能有效改善基底表面的湿润性，使钙钛矿溶液均匀铺开，为后续高质量、大面积薄膜制备打下基础。

引导生长，加速结晶

在成膜过程中，这些纳米晶成为高效的结晶起点，引导钙钛矿材料有序、快速生长，减少杂乱晶界。

可控释放，温和退火

“晶种”中锁定的溶剂分子在加热过程中缓慢释放，在薄膜下方形成温和的“溶剂氛围”，促进晶体重组与修复，显著减少孔洞与缺陷。

溶剂化物晶种加速结晶生长及可控溶剂释放过程

通过这一协同机制，研究人员成功在钙钛矿薄膜底部构筑了致密、平整、结晶取向更佳的高质量活性层，从根本上消除了常见的埋底界面孔洞和深晶界等缺陷。

为了验证该策略的产业化潜力，团队进一步将其与适合大规模生产的“狭缝涂布”工艺相结合，成功制备出入光面积达49.91平方厘米的钙钛矿太阳能微型组件，并获得了23.15%的认证效率，其从实验室小电池到较大面积组件的效率损失率极低（小于3%），展现了卓越的工艺放大能力和均匀性控制水平。

这项研究不仅为攻克反式钙钛矿太阳能电池的界面瓶颈提供了一个高效、通用的解决方案，其提出的“晶体-溶剂化物预晶种”概念更是一个强大的材料平台，可通过改变组分衍生出多种功能化“晶种”，为钙钛矿乃至其他新型软物质半导体光电器件的精密制造开辟了全新的技术路径。

该研究有望推动钙钛矿光伏技术在建筑一体化、可穿戴电子、新能源汽车等领域的商业化进程，为清洁能源的未来发展注入新的科技动力。

（大众新闻·大众日报记者   薄克国   通讯员  孙秀红）