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工业级晶体硅与金属卤化物钙钛矿以叠层结构结合已成为研究热点。尽管已有混合沉积方法实现钙钛矿在绒面硅上的保形和可扩展生长,但这种干/湿法面临反应不完全和相杂质的问题,制约其规模化制备。

本文南昌大学姚凯等人提出了一种协同策略,通过狭缝涂布中的溶剂工程结合近红外辐照预热,实现对有机盐渗透的均匀性调控。混合溶剂的使用通过平衡溶剂蒸发速率和反应物扩散速率,有助于获得纯相且均匀的钙钛矿薄膜。此外,近红外能量可在空气中直接快速加热大面积钙钛矿湿膜,从而控制溶剂挥发以实现均匀相变。

该策略使基于工业晶硅电池、在空气中制备的钙钛矿-硅叠层器件在1.0 cm²有效面积上实现30.95%(认证30.6%)的效率,并在110 cm²孔径面积上获得27.1%的效率。封装后的大面积器件在最大功率点跟踪1100小时后仍保持89%的初始输出。

文章亮点

  1. 溶剂工程与近红外预热协同调控:采用乙醇/异丁醇混合溶剂平衡蒸发与扩散速率,结合NIR预热实现快速均匀干燥,显著提升钙钛矿薄膜的相纯度和成分均匀性

  2. 大面积均匀制备突破:在M6尺寸(166×166 mm)工业绒面硅上实现钙钛矿薄膜厚度偏差仅约1%,PL和XRD显示宏观-微观尺度均匀性优异,为产业化奠定基础。

  3. 叠层器件效率与稳定性双突破:小面积(1 cm²)器件认证效率达30.6%,110 cm²大面积器件效率达27.1%,均为行业领先水平;封装器件在MPP跟踪1100小时后仍保持89%初始效率,稳定性突出。

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Z. Liu, S. Yang, Y. Tian, et al. “ Homogeneity Regulation in Sequential Fabricated Perovskite Film for Industrial-Scale Deposition of Fully-Textured Perovskite/Silicon Tandem Cells.” Adv. Mater. (2025): e11177.

https://doi.org/10.1002/adma.202511177

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