近日,西南石油大学光伏学院创始院长、鹑火光电创始人黄跃龙博士团队在《Nano-Micro Letters》发表研究,提出一种在环境空气中通过刮涂法制备无甲铵宽禁带钙钛矿的工业化兼容方案,为钙钛矿光伏技术的产业化提供了新思路


研究背景
在全球能源转型与碳中和目标推动下,光伏技术作为清洁能源的核心支柱备受关注。钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其理论效率突破单结电池极限(可达40%以上),被视为下一代光伏技术的重要方向。然而,作为关键组件的宽带隙(WBG)钙钛矿层面临两大产业化瓶颈:一是传统甲铵基(MA)材料的热不稳定性,二是溶液法制备中易发生的相分离问题。尤其在大气环境下规模化涂布时,如何同步实现材料稳定性和高效率成为行业痛点。

研究内容
该研究创新性地开发了一种无甲铵宽带隙钙钛矿墨水体系(FA

0.8Cs0.2Pb(I0.75Br0.25)3,通过引入RbI添加剂,在空气环境中成功实现刮涂法制备。研究发现:

1. 相分离抑制:RbI能有效阻止Pb(SCN)2诱导的PbI2析出,同时维持晶粒尺寸;

 2. 结晶调控:Rb离子在晶粒生长过程中保持孤立分布,减少非辐射复合; 

3. 性能突破:小面积电池实现23%的光电转换效率(PCE),10.5 cm²微型组件效率达20.2%,创下刮涂法制备宽禁带钙钛矿器件的最高纪录之一。


 该方法突破了传统制备对惰性气体环境的依赖,采用工业化兼容的刮涂工艺,在常压空气中即可完成高质量薄膜制备。


研究意义

这项工作的突破性体现在三个维度:

1.材料创新:通过RbI的精准调控,解决了无甲铵体系在规模化制备中的相分离难题;

2.工艺革新:首次实现空气环境下刮涂法制备高效稳定宽带隙钙钛矿,推动实验室技术向产线转化;

3.商业价值:为钙钛矿/硅叠层电池的大规模生产提供了可扩展、低成本的解决方案,加速光伏技术产业化进程。该成果发表于《Nano-Micro Letters》,为钙钛矿光伏技术的商业化落地提供了关键技术支撑,未来有望推动叠层电池的度电成本进一步下降。


黄跃龙博士团队的研究,通过材料设计与工艺创新,解决了钙钛矿光伏产业化中的关键难题,为高效叠层电池的规模化生产提供了可行路径。这一成果不仅推动了钙钛矿技术的实用化进程,也为光伏行业降本增效提供了重要参考。



湖州市鹑火光电有限公司是一家专业从事光伏装备研发的高新技术企业,用工业化标准指导设备研发,为客户提供高性价比的钙钛矿太阳能电池量产设备和解决方案。公司高度注重研发投入和技术创新,致力于成为最懂工艺的钙钛矿太阳能电池设备专家。公司现有员工200余人,研发人员占比超过70%,核心团队成员拥有20多年的光伏电池产业化经验和设备研发经验。


公司主要产品有狭缝涂布设备、真空闪蒸及退火设备、磁控溅射设备、激光划刻设备、原子层沉积设备以及蒸镀设备等,且均已完成严苛的工艺验证,具有高稳定性、高均匀性、高重复性的特点。设备幅宽范围广,能够满足叠层以及单结钙钛矿太阳能电池的研发试验线、中试线(300mm幅宽)、百兆瓦级别的量产线(600mm幅宽)以及吉瓦级别的量产线(1200mm幅宽)需求。


公司使用自研的钙钛矿太阳能电池中试线(300mm幅宽)自去年投入使用以来,已支持60余个团队快速实现从小面积电池工艺到大面积组件的应用,电池组件转换效率达到21%-23%,充分验证了鹑火品牌钙钛矿太阳能电池设备对多样化工艺路线的优异兼容性。


目前,公司研发中心已完成全硅片尺寸钙钛矿/晶硅叠层电池试验线和平米级尺寸钙钛矿太阳能电池量产示范线的调试工作,并开始为各个技术团队提供工艺测试服务。鹑火光电将秉承“守正创新、锲而不舍”的精神,以开放合作的姿态为钙钛矿电池技术产业化全力以赴。


DOI: 10.1007/s40820-025-01838-6
论文链接:
https://link.springer.com/article/10.1007/s40820-025-01838-6