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鈣鈦礦光伏商業化需要克服三個關鍵障礙:制造過程中使用有毒溶劑、大面積鈣鈦礦薄膜質量不均一、以及運行可靠性有限。
本文國防科技創新研究院常超、南京大學肖科和譚海仁等人通過開發一種基于綠色溶劑(γ-戊內酯/2-甲基四氫呋喃/二甲基亞砜)的墨水及溶劑限制邊緣保護策略,在環境空氣條件下實現了缺陷最小化鈣鈦礦薄膜的大規模制備。這些方法成功制備出7200平方厘米的鈣鈦礦光伏模組,其總面積穩態效率達到17.2%(經美國國家可再生能源實驗室認證),并全部通過IEC 61215可靠性標準測試(經TüV Rheinland認證)。
該工作為鈣鈦礦光伏的商業化生產提供了一條環境友好的可行路徑。
研究亮點:
綠色溶劑體系突破毒性瓶頸:采用γ-戊內酯(GVL)/2-甲基四氫呋喃(2-MeTHF)/DMSO混合溶劑,替代傳統有毒溶劑(如DMF、NMP),實現環境友好、空氣兼容的大規模墨水制備。
邊緣保護策略提升膜層均勻性:提出溶劑限制邊緣保護策略,通過表面活性劑TAC調控墨水表面張力與揮發動力學,顯著抑制薄膜邊緣結晶缺陷,確保米級尺度薄膜的高均勻性。
大面積模組獲認證效率與全項可靠性通過:制備出7200 cm2鈣鈦礦光伏模組,獲NREL認證穩態效率17.2%,并首次通過全部IEC 61215:2021標準測試(包括濕熱、熱循環、紫外、PID等),展現出強大的商業化可靠性。
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Yinke Wang et al. ,Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules.Science390,1021-1028(2025).
DOI:10.1126/science.adz0091
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adz0091
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