南京大学谭海仁Nat. Photonics：PCE达27.5%！首次突破柔性全钙钛矿叠层光伏组件技术瓶颈
2025-08-27
主要内容
南京大学谭海仁教授团队联合南京大学苏州校区李永玺教授、加拿大维多利亚大学科研力量及仁烁光能（苏州）有限公司，在光伏领域取得重大突破，相关成果发表于国际权威学术期刊。
柔性钙钛矿太阳能电池因具备轻质、低成本、可贴合复杂曲面等突出优势，成为下一代能源的关键候选技术。不过，与刚性电池相比，其光电转换效率较低，在大面积应用场景下差距更为明显。究其原因，柔性基底表面特性复杂，在制备均匀且*质量的钙钛矿薄膜时，会面临成核不均、结晶缺陷多、界面结合差等一系列问题，这些问题严重制约了其性能提升。
为攻克这一难题，研究团队提出创新策略：在连续气体淬冷的精准调控环境下，对湿态钙钛矿薄膜进行原位添加剂溶液涂层处理。此方法借助气体淬冷产生的动态物理场，实现了添加剂在薄膜结晶过程中的时空精准调控。一方面，它能抑制非均匀成核，促进晶粒定向生长；另一方面，可修饰薄膜界面，减少缺陷态密度，进而对薄膜进行全方位精细控制。
基于这一创新策略，团队在聚对苯二甲酸乙二酯（PET）基底上，于常规环境条件下成功制备出30×40 cm²的宽带隙钙钛矿薄膜。该薄膜表面平整、结晶性良好、陷阱密度低，且与基底界面紧密贴合，为*性能电池的制备奠定了坚实基础。
凭借该薄膜，团队取得了一系列亮眼成果。柔性全钙钛矿叠层太阳能电池（面积0.049 cm²）光电转换效率达到27.5%，刷新了同类型小面积柔性电池的世界纪录；大面积柔性组件（面积20.26 cm²）认证效率为23.0%，几何填充因子达95.8%；采用狭缝涂布技术制备出孔径面积约804 cm²的柔性宽带隙钙钛矿组件，充分证明了该技术具备工业可扩展性。
不仅如此，这些组件的稳定性和耐久性也十分出色。在半径10 mm的条件下，经10,000次弯曲循环测试后，仍能保持初始效率的97.2%；可承受极端热循环和长时间光照，具备**的光稳定性、热循环耐受性和抗紫外线能力；多结钙钛矿 - 钙钛矿器件在相同弯曲条件下性能稳定，机械坚固性优异，为实际应用提供了有力保障。
仁烁光能在本次研发中承担了工艺创新和资源支撑的重要工作。“实验室的小面积工艺无法套用至大面积模块——基板平整度、涂层速度、气体流量的微小波动，都会导致薄膜质量不均。”仁烁光能研发专家、南京大学博士后肖科说道。仁烁光能拥有全球***的全钙叠层设备和工艺技术，在本次合作研发中，仅用不到一个月的时间，就将实验室研发的“动态结晶控制”技术转移到工业级狭缝涂布设备上，在30×40cm²的柔性基板上实现了宽带隙薄膜的单次成型。
该研究成果有效缩小了刚性与柔性全钙钛矿叠层电池的效率差距，为可扩展、*性能柔性光伏技术的发展提供了理论支撑和技术示范，有望推动柔性钙钛矿太阳能电池技术快速发展，引领下一代轻质太阳能技术变革，助力全球能源转型和可持续发展。
文献信息
In situ coating strategy for flexible all-perovskite tandem modules
Manya Li, Han Gao, Ludong Li, Enzuo Wang, Zhou Liu, I Teng Cheong, Pu Wu, Yuhong Zhang, Yurui Wang, Xuntian Zheng, Mengran Yin,Renxing Lin, Runnan Liu, Haowen Luo, Ke Xiao, Wenchi Kong, Wenjie Sun, Yuefeng Nie, Xin Luo, Makhsud I. Saidaminov, Yongxi Li & Hairen Tan
https://www.nature.com/articles/s41566-025-01746-6
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