钙钛矿层的不均匀性是制约大面积钙钛矿太阳能电池(PSCs)性能提升的关键瓶颈。在蒸发-溶液混合法中，由于涂布过程中局部有机材料浓度差异，会产生马拉戈尼效应(Marangoni effect)，导致材料聚集和咖啡环效应(coffee-ring effects)，从而阻碍器件性能提升。
本研究极电光能有限公司杨鹏辉、邵君，南开大学石标和张晓丹等人探讨了涂布过程中的空气吹拂工艺，并确认剪切流(shear flow)是影响薄膜均匀性的核心因素。通过调节剪切流强度，可调整由局部浓度差异引起的表面张力梯度，进而抑制马拉戈尼效应，最终获得均匀的钙钛矿薄膜。基于此，钙钛矿/硅叠层太阳能电池(PS-TSCs)实现了27.36%的效率(64.64 cm²孔径面积)，而钙钛矿组件(PSMs)则达到了21.83%的效率(810 cm²孔径面积)。
文章亮点：
剪切流技术突破：首次将空气刀诱导的剪切流策略应用于蒸发镀膜工艺，有效抑制Marangoni效应，实现有机材料薄膜均匀性提升30%以上。
效率纪录刷新：宽禁带器件效率达22.16%，叠层电池效率27.36%(64.64 cm²)，大面积组件效率21.83%(810 cm²)，三项数据均创同类技术新高。
商业化里程碑：技术适配大面积生产需求，为钙钛矿电池从实验室到工业应用奠定基础，推动低成本、高效率光伏技术普及。
Shear flow strategy for coating homogeneity of organic materials in perovskite solar cells and modules
You Gao,Youpeng Wang,Penghui Yang,Biao Shi,Zhen Liu,Shuainan Liu,Sihan Li,Yali Liu,Xin Ge,Pengfei Liu,Yuan Luo,Cong Sun,Xiaona Du,Pengyang Wang,Ying Zhao,Jun Shao,Xiaodan Zhang
Publication: Joule
Publisher: Elsevier
Date: Available online 25 August 2025
https://doi.org/10.1016/j.joule.2025.102098
