《Science》发文丨仁烁光能破解钙钛矿商业化关键难题！

来源：仁烁光能发布时间：2025-12-05 14:06:01

近日，仁烁光能研发团队作为第一作者在国际顶级学术期刊《Science》发表题为“Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules”的论文，介绍了关键核心技术的重大突破。

绿色制备

团队通过采用生物源安全溶剂，创新制备工艺，实现了钙钛矿薄膜的绿色环保制备，从原材料和工艺的源头保障了钙钛矿光伏制造的低碳化与环境友好化。

性能提升

继平米级商用钙钛矿组件全面积稳态效率17.2%经美国国家可再生能源实验室（NREL）认证，并被国际权威的Solar cell efficiency tables收录为新世界纪录后，近期团队又进一步将同尺寸组件量产效率提升至22%，推动钙钛矿商用组件在发电性上趋近当前主流晶硅组件，展现出该技术路线的强大优势和巨大潜力。

可靠性能

仁烁光能平米级商用钙钛矿组件已先后通过德国莱茵TÜVIEC61215/61730、美国UL、中国产品质检中心CQC的认证或许可，全面达标国内外产品销售标准；其多个户外项目数据均显示，钙钛矿组件户外运行期间功率无衰减。

01破解难题一

创新全绿色溶剂空气中环保制备工艺，实现光伏“绿色制造”

为攻克钙钛矿的绿色溶剂制备难题，研究团队创新性地设计了一种由γ-戊内酯（GVL）、二甲基亚砜（DMSO）和2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF）组成的混合绿色溶剂体系，用于制备1.5eV带隙钙钛矿薄膜。该体系中，源自生物质的2-MeTHF具备安全、低毒和可生物降解等特性，能够提高非钙钛矿相的形成势垒，促进α相钙钛矿形核。同时，2-MeTHF还可减弱钙钛矿与GVL之间的相互作用，从而在真空干燥与退火过程中促进GVL逸出，有效改善空气环境中制备的钙钛矿薄膜的界面接触与结晶质量（图1）。

图1. 采用GVL/DMSO/2-MeTHF混合溶剂体系制备钙钛矿薄膜。(A)狭缝涂布法和VCD工艺大规模制备钙钛矿薄膜的过程。(B)钙钛矿薄膜横截面SEM图像。(C)VCD后的钙钛矿薄膜中间相对比。(D)GVL/2-MeTHF混合液的等压气液平衡图。（E和F）钙钛矿的FTIR光谱(E)和1H核磁共振谱(F)。(G)GVL和2-MeTHF与钙钛矿的配位结构示意图。

02破解难题二

首创“溶剂限制边缘保护”策略，攻克大面积均匀成膜难题

面对大面积制备中因溶剂挥发不均导致的“边缘效应”，团队创新性地提出了 “溶剂限制边缘保护（SCEP）”策略，通过在钙钛矿前驱体中引入十四烷基三甲基氯化铵（TAC）添加剂，就如同为薄膜边缘穿上“防护服”，有效均衡了溶剂的挥发速度。从XRD、PL以及THz测试结果可以看出，该策略使得在1.2×0.6m2的基板上制备出从中心到边缘都非常均匀的高质量钙钛矿薄膜，解决了规模化制造中的核心痛点（图2）。

图2. 钙钛矿薄膜表征。(A)对照组与SCEP钙钛矿墨滴的接触角图像。(B)钙钛矿湿膜溶剂蒸发示意图。（C和D）基于太赫兹(THz)测量的对照组(C)与SCEP(D)钙钛矿薄膜载流子动力学。(E)基于太赫兹分析的对照组与SCEP钙钛矿薄膜迁移率（左）及扩散长度（右）。(F)XRD图谱，(G)稳态光致发光光谱，(H)对照组与SCEP钙钛矿薄膜中心与边缘区域的时间分辨光致发光曲线。

03破解难题三

产品通过效率/可靠性国际权威认证，迈出产业化关键一步

基于上述方法，研究团队制备了全面积达0.72m2（1.2m×0.6m）的商用尺寸组件。该组件在实验室测得的最高效率达18.0%，并经权威光伏检测机构——美国国家可再生能源实验室（NREL）认证，其稳态效率高达17.2%，并被Solar cell efficiency tables（Version 65）收录，为当时（2024年）全球已认证的全面积效率最高的商用尺寸钙钛矿组件。近期仁烁光能在规模化量产中取得新突破，其0.72m2钙钛矿组件经TÜV南德认证，全面积效率进一步提升至22%，输出功率达158.4W，再次刷新商用钙钛矿组件的效率纪录，展现出该技术路线的持续优化能力与广阔应用前景（图3）。

图3. 平米级钙钛矿光伏组件。（A）NREL认证钙钛矿光伏组件稳态效率17.2%（2024年钙钛矿商业组件效率世界纪录）。（B）太阳能电池世界纪录效率表（Version 65）。（C）最新TÜV南德认证效率达22%，再创新的世界纪录效率。

该工艺路线下的组件户外稳定性进步更大。首次参与德国莱茵TÜV认证，仁烁光能0.72m2（1.2m×0.6m）的商用尺寸组件即全面通过了包括湿热测试、热循环测试、紫外测试等在内的全序列IEC 61215/61730可靠性认证。随后，该组件又先后获得美国UL、中国产品质检中心CQC的认证或许可，充分验证该产品已全面达标国内外销售标准（图4）。组件经一年多户外实证结果显示，该工艺路线下的组件运行稳定无衰减（图5）。