硬核科研突破！南理工赋能高效稳定钙钛矿叠层光伏新发展

近日，南京理工大学化学与化工学院徐勃教授团队在宽带隙钙钛矿太阳能电池关键技术研究中斩获多项重要成果，围绕钙钛矿薄膜结晶调控、光致相分离机制、卤离子迁移损耗等行业核心难题开展系统性攻关。该系列研究清晰阐明了钙钛矿材料结构、薄膜特性与光伏器件性能、稳定性的内在关联，为高性能、高稳定性单结及叠层钙钛矿光伏器件的产业化落地筑牢了理论与技术根基。

宽带隙钙钛矿材料是钙钛矿叠层太阳能电池的核心核心材料，其结晶质量不均、卤化物分布紊乱、光照稳定性差等问题，长期制约着高效光伏器件的研发与应用。针对这一技术瓶颈，徐勃教授团队聚焦前驱体化学调控策略，开展了系统性实验与机理研究，取得了三项标志性科研成果。

在无添加剂精准调控钙钛矿结晶研究方面，团队取得关键性突破。研究团队摒弃传统添加剂改性思路，深度挖掘钙钛矿前驱体化学计量比的核心作用，精准调控FAX与PbX₂的配比关系，有效优化前驱体过饱和度与晶体成核生长动力学过程，成功实现钙钛矿薄膜的均匀结晶与卤化物均质分布。研究确定了最优配比区间，可有效提升晶体成核势垒、放缓结晶速率，制备出全覆盖、择优取向、低残余应力的高质量钙钛矿薄膜。基于该技术，团队研发出多带宽隙区间的高性能钙钛矿光伏器件，1.67 eV、1.79 eV、1.85 eV、1.93 eV带宽器件光电转换效率分别可达24.19%、21.64%、19.98%、16.83%。依托该工艺制备的全钙钛矿叠层太阳能电池，光电转换效率突破29.10%，且在400小时最大功率点追踪测试中保持80%以上的性能保有率，稳定性大幅提升。

针对宽带隙钙钛矿器件光照性能衰减难题，团队进一步揭示了光致卤化物相分离的作用机制。研究人员通过精准调控钙钛矿薄膜厚度与晶粒取向，首次区分出两种差异化的光诱导相分离模式，系统探究了不同相分离状态下薄膜的物理特性演变规律，明确了相分离现象与器件效率衰减、性能稳定性下降的内在关联，厘清了光照条件下器件性能劣化的核心机理，为针对性抑制相分离、提升器件光稳定性提供了全新的理论依据。

在此基础上，团队结合前期系列研究成果，开展系统性综述研究，深度剖析了宽带隙钙钛矿薄膜中卤离子迁移的核心规律。研究重点阐释了卤离子迁移引发的电荷传输异常、器件性能损耗等关键问题，搭建了卤离子迁移、相分离现象与光伏器件效率、稳定性之间的完整机制模型，同时梳理并总结了当前高效解决性能衰减问题的可行技术方案与研究思路。

据悉，该系列研究得到国家自然科学基金、中国博士后科学基金、江苏省自然科学基金、中央高校基本科研业务费等多项国 家级、省部级项目资助。系列成果完整构建了“前驱体调控—结晶质量—相分离机制—性能优化”的完整研究体系，有效破解了宽带隙钙钛矿器件效率与稳定性难以兼顾的行业痛点，为钙钛矿单结电池提质增效、钙钛矿-钙钛矿、钙钛矿-硅叠层光伏器件的商业化发展提供了极具实用性的技术路径与理论支撑。