上海
撰文丨王聰
編輯丨王多魚
排版丨水成文
與通過旋涂法制備的小面積鈣鈦礦薄膜（需在惰性氣氛中進行長時間熱退火以實現完全結晶）不同，可印刷鈣鈦礦光伏技術，面臨著晶體生長質量與水氧暴露導致的環境降解之間的關鍵矛盾。
2025 年 11 月 27 日，南昌大學陳義旺教授、胡笑添教授及廣安理工學院李鴻祥等，在國際頂尖學術期刊Science上發表了題為：Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules 的研究論文。
在環境條件下對鈣鈦礦薄膜進行激光退火可形成結晶薄膜，并避免熱退火過程中產生的降解產物。該研究利用掠入射廣角 X 射線光譜技術發現了一個約 2 分鐘的時間窗口，在該窗口內水和氧的影響得到有效抑制。使用納秒激光對薄膜進行 25 秒退火，即可完成晶體生長，并阻止六方鈣鈦礦相的形成，從而實現了一個 100 平方厘米的鈣鈦礦光伏剛性組件實現了 24% 的光電轉換效率，刷新了可規模化鈣鈦礦光伏組件的紀錄。
在這項最新研究中，研究團隊通過原位掠入射廣角X射線散射分析，揭示了熱處理過程中的四階段降解機制，并確定了一個持續 123 ± 18 秒的無環境降解窗口期，在此窗口期內水和氧的影響得到緩解。
激光退火（波長為 455 納米，功率密度為 20 瓦/平方厘米）提供的輻照度比傳統熱退火方法（0.06 瓦/平方厘米）高出兩個數量級，從而阻止了六方鈣鈦礦相的累積。
利用該策略，研究團隊實現了 24.0%（100 平方厘米剛性組件）和 20.7%（柔性組件）的光電轉換效率（功率轉換效率），刷新了可規模化鈣鈦礦光伏組件的紀錄，實現了真正意義上的“空氣環境、高速、高性能”三者兼得。
論文鏈接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx9650
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