南京大学开发出钙钛矿薄膜表面钝化新技术

记者9月13日从南京大学获悉，该校谭海仁教授课题组联合企业人员组成研究团队，开发出一种基于羧酸铅材料的表面钝化新技术，制备出0.72平方米钙钛矿光伏组件。经国际权威第三方机构测试认证，该组件的光电转换效率达22.0%。

钙钛矿太阳能电池被视为最具潜力的下一代光伏设备。表面钝化技术是该设备的关键技术之一。

谭海仁介绍，目前，铵基卤化物是该领域应用最广泛的表面钝化材料，然而这类材料通常需在惰性气体中操作，难以适应大规模生产的开放环境。同时，其钝化效果高度依赖于钙钛矿薄膜的表面性质，在大面积制备中很难实现均匀覆盖。

为突破钙钛矿薄膜的表面钝化技术瓶颈，团队开发出一种“有机盐上浮技术”。团队成员、南京大学助理教授肖科表示，该技术采用由2-甲氧基乙醇、1,3-二氧戊环和二甲基亚砜按特定比例混合而成的高饱和蒸气压溶剂，结合真空辅助结晶工艺，可在钙钛矿薄膜表面自然形成一层富含碘化甲脒的“保护基底”，为后续铅盐钝化提供了理想的反应界面。

在此基础上，团队进一步采用有机铅盐对薄膜进行表面处理。“羧酸铅通过化学反应与钙钛矿形成牢固的化学键合，实现了界面能级的良好匹配和更高效的电荷传输。”团队成员、南京大学现代工程与应用科学学院2023级博士生徐冬冬解释。

基于上述技术路线，团队制备了1.2米×0.6米的钙钛矿光伏组件，创下平方米级钙钛矿组件的最高效率纪录。

在同一个大型地面电站内开展的对比监测显示，使用该策略的钙钛矿光伏系统在日均单位发电量上持续优于晶硅系统。3月、4月和5月的月度单位发电增益率分别为3.42%、3.79%和5.81%。“这一结果充分验证了钙钛矿光伏技术在真实户外条件下的商业化可行性。”谭海仁说。