科學(xué)背景

鈣鈦礦太陽能電池憑借高效率、低成本及易規(guī)?；a(chǎn)的優(yōu)勢，被視作新一代光伏技術(shù)的核心候選者，但其商業(yè)化進(jìn)程仍受多重關(guān)鍵難題制約。其一，現(xiàn)有高性能鈣鈦礦薄膜制備多依賴DMF這類有毒溶劑，既存在環(huán)境與安全隱患，也阻礙了常溫空氣環(huán)境下的綠色規(guī)?；a(chǎn)，開發(fā)安全可持續(xù)的溶劑體系迫在眉睫。其二，組件尺寸擴(kuò)大后，大面積薄膜的均勻性難以保障，狹縫涂布等工業(yè)化成膜方法中，基底不同區(qū)域（尤其是邊緣）的溶劑配位與揮發(fā)速率易出現(xiàn)差異，引發(fā)晶體缺陷并降低組件有效發(fā)電區(qū)域的性能，因此需從溶劑化學(xué)與萃取動力學(xué)角度構(gòu)建可控穩(wěn)定的成膜過程。此外，盡管封裝和界面工程已有進(jìn)步，但鈣鈦礦材料自身的體相缺陷仍是影響長期壽命的重要因素，且當(dāng)前多數(shù)穩(wěn)定性測試僅基于實驗室內(nèi)部條件，缺乏IEC全序列第三方驗證。由此，構(gòu)建綠色溶劑體系、實現(xiàn)大面積高質(zhì)量薄膜制備，并獲得符合國際標(biāo)準(zhǔn)的長期穩(wěn)定性，成為推動鈣鈦礦光伏商業(yè)化的核心背景與亟待解決的問題。

創(chuàng)新成果

近期，南京大學(xué)現(xiàn)代工程與應(yīng)用科學(xué)學(xué)院譚海仁教授、肖科博士與國防科技創(chuàng)新研究院常超教授等研究者在Science發(fā)表題為“Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules”的論文。該研究構(gòu)建了由γ-戊內(nèi)酯、2-甲基四氫呋喃和二甲基亞砜組成的三元溶劑體系，通過優(yōu)化離子配位與揮發(fā)動力學(xué)，實現(xiàn)了無空洞、高結(jié)晶度鈣鈦礦薄膜的狹縫涂布，并結(jié)合表面活性劑提升邊緣成膜一致性，成功制備出面積達(dá)7200 cm2、效率17.2%的穩(wěn)定鈣鈦礦光伏組件。

圖文導(dǎo)讀

圖1. 使用GVL/DMSO/2-MeTHF混合溶劑體系制備鈣鈦礦 ? 2025 AAAS

圖2 鈣鈦礦膜的表征結(jié)果 ? 2025 AAAS

圖3 商業(yè)尺度鈣鈦礦光伏組件（120 × 60 cm2）的性能表現(xiàn) ? 2025 AAAS

圖4 商業(yè)化鈣鈦礦光伏組件的可靠性測試（符合IEC 61215:2021標(biāo)準(zhǔn)） ? 2025 AAAS

科學(xué)啟迪

該成果對推動鈣鈦礦光伏從實驗室走向商業(yè)化意義重大，解決了其在綠色制造、大面積成膜均勻性及長期運(yùn)行可靠性方面的關(guān)鍵瓶頸。通過構(gòu)建環(huán)保溶劑體系并提出邊緣溶劑調(diào)控策略，研究展示了空氣環(huán)境下制備高質(zhì)量大面積鈣鈦礦薄膜的可行路徑，為行業(yè)提供了兼顧性能與可持續(xù)性的全新制造模式。這一突破將在新型光伏技術(shù)、綠色能源材料及規(guī)?；坎脊に嚨阮I(lǐng)域產(chǎn)生重要影響，彰顯出在未來清潔能源產(chǎn)業(yè)鏈中的廣闊應(yīng)用潛力。

本文僅代表作者觀點(diǎn)，版權(quán)歸原創(chuàng)者所有，如需轉(zhuǎn)載請在文中注明來源及作者名字。

免責(zé)聲明：本文系轉(zhuǎn)載編輯文章，僅作分享之用。如分享內(nèi)容、圖片侵犯到您的版權(quán)或非授權(quán)發(fā)布，請及時與我們聯(lián)系進(jìn)行審核處理或刪除，您可以發(fā)送材料至郵箱：service@tojoy.com