我国科学家新方法制备出大面积长效稳定钙钛矿电池，刷新世界纪录

日前，中国科学院院士、南京航空航天大学教授郭万林团队提出了通过功能材料与水相互作用直接将水中蕴藏的能量转换成电能的水伏效应，开辟了利用太阳光热的新途径。

近日，郭万林院士团队又有了新成果：在利用太阳光直接发电的光伏领域协同发力、另辟蹊径，在面向商业化应用的大面积长效稳定钙钛矿电池研究方面取得里程碑式突破，他们采用全新的基于气相的钙钛矿处理方法，制备出光电转化效率超过 18%、超过 200 平方厘米的钙钛矿太阳能电池。

据介绍，该电池可以持续运行寿命超过 4 万小时，等效户外运行寿命超 25 年，刷新世界纪录。相关论文已于 7 月 26 日发表在《科学》上，这一研究成果提供了一种面向大面积太阳能模组的气相氟化处理方法，为获得均匀且稳定的大面积钙钛矿薄膜，以用于实现能满足商业化要求的太阳能模组和器件打下了坚实基础，加快了钙钛矿太阳能电池从实验室研究到商业化应用转变的进程。

根据官方解释，小面积 (<0.1 cm²) 金属卤化物钙钛矿太阳能电池 (PSC) 的光电转换效率已经超过 26%，接近基于硅的商业技术水平，但 PSC 面临着长期运行稳定性不足的难题，这使得该领域的研究重点从提升转换效率转向改进运行稳定性。为此，科学家们发展了如液相处理方法等来钝化钙钛矿材料表面的缺陷，抑制材料运行环境下的老化，从而实现了能长达数千小时稳定运行的太阳能电池，但器件的尺寸仅至数平方厘米，无法满足商业化需求。如何在保持高的效率前提下实现大面积长效稳定的 PSC 依然是本领域的重大挑战。

鉴于此，科研团队开创性地发展了一种全新的基于气相的处理方法 —— 气相氟蒸汽处理方法，能在常压下与钙钛矿表面进行大面积均匀钝化反应。

与基于液相的方法不同，气相氟化处理能够在整个薄膜表面实现均匀的反应物分布，并形成稳固的化学键，抑制缺陷的形成并锚定表面附近的阴离子，进而实现了稳定超过 18%，持续运行寿命超过 4 万小时（等效户外运行寿命超 25 年），面积达到 200 平方厘米的钙钛矿电池，突破当前世界记录，是将钙钛矿材料由基础研究推向应用的一项里程碑式进展。

经过气相氟化处理的太阳能电池实现了更高的 PCE。0.16 cm² 单元电池和 228 cm² 太阳能模组的光电转换效率 (PCE) 分别为 24.8% 和 18.1%，这与同类最佳性能的太阳能模组相当。