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大连化物所协同添加剂策略拓宽钙钛矿加工窗口小面积电池效率达26.16%

中国能源产业发展网发布时间：

2026-10-30 16:50

【中国能源产业发展网】获悉，中国科学院大连化学物理研究所薄膜硅太阳电池研究组（DNL1606组）杨栋研究员团队联合大连交通大学张志华教授，在空气环境狭缝涂布制备钙钛矿太阳能电池方面取得新进展。团队提出一种协同添加剂策略，解决了无甲胺体系钙钛矿薄膜在大面积狭缝涂布制备过程中加工窗口窄、成膜不均匀的问题，同时提升了电池的光电转换效率与运行稳定性。

狭缝涂布因材料利用率高、与卷对卷连续制备工艺兼容性好，被视作钙钛矿太阳能电池产业化制备的主流技术路线之一。但该技术在空气环境下制备面临两重制约：从涂布完成到退火开始的时间窗口极窄，湿膜中溶剂挥发、形核与中间相演变难以控制；涂布过程中前驱体溶液分布不均，造成湿膜厚度与局部过饱和的空间差异，进而引发相杂质、垂直元素偏析与晶粒生长不均匀。

无甲胺的FAxCs1-xPbI3体系不含易挥发的甲胺组分，稳定性较好，被视为大面积器件制备和长期稳定运行的理想材料。该体系本征结晶动力学较慢、相偏析倾向更强，在空气环境涂布过程中更容易出现湿膜控制困难、成膜不均匀和相稳定性下降等问题，成为制约产业化的关键环节。

针对上述难题，团队提出基于硫氰酸甲脒（FASCN）和硫氰酸铷（RbSCN）的协同添加剂策略。FASCN可以促进真空闪蒸诱导的成核与后续晶体生长；RbSCN则主要稳定光活性相演变，Rb+能够占据A位，有效弛豫晶格应变，降低形成光活性相α-FAPbI3的活化能，从而稳定光活性相α-FAPbI3并抑制非光活性相δ-FAPbI3。

得益于两者的协同作用，钙钛矿薄膜的加工窗口被显著拓宽，在超过100秒的退火时间窗口内仍保持均匀结晶，最终形成致密、大晶粒的高质量薄膜，并构建出均匀的垂直组分梯度，有效降低了残余应力。基于该策略制备的小面积钙钛矿太阳能电池获得26.16%的光电转换效率，54.80平方厘米组件电池效率达到22.70%，对照组仅为15.8%。

稳定性方面，未封装器件在65摄氏度、AM 1.5G光照条件下于最大功率点连续运行1300小时后，仍保持97.76%的初始效率，而对照组仅剩65.86%。这组对照数据表明，协同添加剂策略在提升效率的同时，也对器件的长期运行能力形成了支撑。

相关工作以“Processing Window Expansion Enables Uniform Crystallization in Scalable Ambient-Fabricated Perovskite Photovoltaics”为题，发表在《先进材料》（Advanced Materials）上，该工作第一作者为DNL1606组段连杰助理研究员。上述工作得到国家自然科学基金、中国科学院B类先导专项“高效低成本大面积钙钛矿光伏电池研究”等项目的资助。

【来源：中国科学院大连化学物理研究所】

【编辑：小能】

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