谭海仁

近日，南京大学谭海仁教授课题组联合仁烁光能产业化团队，在清洁能源关键核心技术研发中取得重大突破。其研制的平米级商业化钙钛矿光伏组件，不仅实现了绿色环保制备，更在转换效率与产品可靠性方面双双达到世界领先水平。该项重大科研成果以“Improvedsolventsystemsforcommerciallyviableperovskitephotovoltaicmodules”为题，于北京时间2025年12月5日在国际顶级学术期刊《科学》发表。图2.钙钛矿薄膜表征。NREL认证钙钛矿光伏组件稳态效率17.2%。图5.仁烁光能MW级钙钛矿组件示范项目及组件发电量同辐照关系。

钙钛矿光伏商业化需要克服三个关键障碍：制造过程中使用有毒溶剂、大面积钙钛矿薄膜质量不均一、以及运行可靠性有限。该工作为钙钛矿光伏的商业化生产提供了一条环境友好的可行路径。大面积模组获认证效率与全项可靠性通过：制备出7200cm钙钛矿光伏模组，获NREL认证稳态效率17.2%，并首次通过全部IEC61215:2021标准测试，展现出强大的商业化可靠性。

在可扩展制备的钙钛矿太阳能模块中，埋入型异质界面常因结晶过程中应力诱导的纳米间隙而形成缺陷，导致非辐射复合与机械剥离，限制器件效率与稳定性。基于BIPN策略，刮涂制备的钙钛矿太阳能电池认证效率达25.7%，小面积器件效率达26.0%；20.25cm迷你模块效率为22.5%，且在连续光照2100小时后无衰减。该研究揭示了可扩展钙钛矿光电器件中埋入界面失效机制，并提供了一条兼具机械强化与化学稳定的产业化路径。

基于此，刮涂钙钛矿太阳能电池实现26.0%的光电转换效率，20.25cm孔径面积的微型模组效率达22.5%，并在国际有机光伏稳定性峰会标准条件下运行2100小时后无性能衰减。大面积804cm模组：效率为20.2%。此外，有效面积达804cm的子组件实现了20.2%的高效率，为钙钛矿光伏技术的实用化奠定了基础。最终热蒸发Cu250nm完成互连。

实现高效宽带隙与全钙钛矿叠层器件：1.78eV与1.68eVPSCs效率分别达19.6%与21.5%；全钙钛矿叠层效率26.3%，模组效率23.8%。空气中制备与窄带隙兼容性：绿色溶剂系统支持空气中制备WBGPSCs，效率几乎无损失，并初步适用于窄带隙钙钛矿。

此外，该偶极钝化有效减轻了由叠层器件连接层引起的窄带隙子电池中的接触损失，使得全钙钛矿叠层太阳能电池实现了30.6%的卓越PCE。因此，保留PEDOT:PSS作为HTL以减轻这些Voc和FF损失。当旋涂速度达到最大值时，将50μl处理液滴加到钙钛矿薄膜上。

鉴于此，2025年10月27日南京大学林仁兴&谭海仁&军事科学院国防科技创新研究院常超和北理工徐健于Nature刊发具有偶极钝化的全钙钛矿叠层太阳能电池的研究成果，开发了一种偶极钝化策略，该策略可降低混合锡铅处的陷阱密度，同时实现空穴传输层/钙钛矿界面处能级的精确对准。此外，偶极钝化有效地降低了串联器件互连层在窄带隙子电池中引起的接触损耗，使全钙钛矿叠层能电池的效率达到30.6%。

最终制备的钙钛矿太阳能电池实现了22.5%的光电转换效率和1.280V的显著开路电压，而冠军叠层电池获得了30.5%的认证效率。该研究为解决混合卤化物钙钛矿的相不均匀性和提升薄膜质量提供了新路径。图1.钙钛矿薄膜中的卤化物分布。

具有可调带隙的宽带隙(WBG，≥1.60 eV)混合卤化物钙钛矿对于推进叠层光伏(PV)至关重要。然而，宽带隙钙钛矿太阳能电池性能损失严重，通常直接与卤离子迁移(HIM)有关。虽然抑制卤离子迁移的策略改善了器件性能，但卤离子迁移与器件性能之间的潜在关系仍然模糊且存在争议。

制造技术，同时与实验室规模的旋涂工艺相比，最大限度地减少性能损失。此外，实现长期稳定性、可靠性、从电池到模块的高效集成以及实际部署期间的高良率仍然是关键挑战。鉴于此，2025年6月18日南京大学谭海仁