在推动钙钛矿太阳能电池产业化的征程中，如何制备高质量的大颗粒、低缺陷的宽带隙钙钛矿薄膜，一直是效率提升和稳定性改善的核心难题。近日，研究团队提出了一种简便有效的溶剂气相熏蒸策略(DMSO fumigation)，在不更改前驱体配方的情况下，显著改善了宽带隙钙钛矿的结晶过程，制备出高质量薄膜，成功实现了30.9%的钙钛矿/硅(TOPCon)叠层电池转换效率(认证效率30.83%)，迈出了产业化关键一步。
一、研究背景与挑战
宽带隙钙钛矿(Eg ≥ 1.65 eV)是构建叠层太阳能电池的关键前电池材料，但常见的混卤钙钛矿体系(如I/Br混合)在结晶过程中易发生快速晶化和相分离，导致晶粒小、缺陷多，器件的开路电压(VOC)损失大、稳定性差。虽然已有研究尝试通过添加Lewis碱或改变溶剂类型来调控晶化过程，但成本高、操作复杂，难以规模推广。
二、实验方法概述
本研究采用DMSO气相熏蒸的方法，在旋涂完成后、退火前，将湿膜暴露于DMSO蒸汽环境中，延长中间相(如AX2–PbX2–DMSO)的存在时间，从而减缓晶化速率，促进大晶粒和低缺陷钙钛矿膜的形成。通过对比实验，将未经处理的样品作为对照组(control)，DMSO熏蒸处理后的样品为目标组(target)。
三、主要实验表征与结果
晶化动力学控制：
XRD、GIWAXS及原位PL表征表明，熏蒸处理显著延长了中间相的存在时间，延缓晶化过程;
FTIR和XPS揭示了DMSO与PbX₂的协同作用增强，降低了非配位Pb²⁺浓度。
膜质量与能级调控：
SEM/EDS证实目标膜晶粒更大、成分更均一;
AFM与KPFM表明膜面更平整，表面费米能级上移，有利于电子传输;
TRPL、SCLC测试表明非辐射复合被显著抑制，陷阱态密度降低至1.67×10¹⁶ cm⁻³。
器件性能提升显著：
1.65 eV器件PCE达23.19%，VOC高达1.259 V，FF为83.73%，JSC为21.99 mA cm⁻²;
1.68 eV器件PCE达22.38%，VOC为1.265 V;
VOC损失低至0.391 V，接近理论极限。
叠层器件突破30%：
以优化的1.65 eV前电池结合TOPCon后电池构建单体结构叠层器件，认证效率达30.83%;
EQE光谱匹配良好，有效电流协调;
器件在常温暗态存储2000小时后仍保持90%初始效率，显示良好长期稳定性。
四、技术创新点总结
首次引入DMSO气相熏蒸调控宽带隙钙钛矿结晶过程，无需更改配方或添加新组分;
显著提升薄膜结晶质量，降低非辐射复合，压低VOC损失至领先水平;
实现钙钛矿/TOPCon叠层电池认证效率超30%，具备规模化推广潜力。
五、结语与展望
该研究所提出的DMSO熏蒸策略不仅原理清晰、成本低、操作简便，而且可与现有旋涂工艺兼容，对大面积制备具有极高适配性。未来，有望在柔性、叠层、模块化等应用中发挥重要作用，为钙钛矿光伏商业化提供可复制的新范式。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/202506/23/390630.html
