与通过旋涂法制备的小面积钙钛矿薄膜(需在惰性气氛中进行长时间热退火以实现完全结晶)不同,可印刷钙钛矿光伏技术,面临着晶体生长质量与水氧暴露导致的环境降解之间的关键矛盾。
2025年11月27日,南昌大学陈义旺教授、胡笑添教授及广安理工学院李鸿祥等,在国际顶尖学术期刊Science上发表了题为:Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules 的研究论文。

在环境条件下对钙钛矿薄膜进行激光退火可形成结晶薄膜,并避免热退火过程中产生的降解产物。该研究利用掠入射广角X射线光谱技术发现了一个约2分钟的时间窗口,在该窗口内水和氧的影响得到有效抑制。使用纳秒激光对薄膜进行25秒退火,即可完成晶体生长,并阻止六方钙钛矿相的形成,从而实现了一个100平方厘米的钙钛矿光伏刚性组件实现了24%的光电转换效率,刷新了可规模化钙钛矿光伏组件的纪录。
在这项最新研究中,研究团队通过原位掠入射广角X射线散射分析,揭示了热处理过程中的四阶段降解机制,并确定了一个持续123±18秒的无环境降解窗口期,在此窗口期内水和氧的影响得到缓解。
激光退火(波长为455纳米,功率密度为20瓦/平方厘米)提供的辐照度比传统热退火方法(0.06 瓦/平方厘米)高出两个数量级,从而阻止了六方钙钛矿相的累积。
利用该策略,研究团队实现了24.0%(100平方厘米刚性组件)和20.7%(柔性组件)的光电转换效率(功率转换效率),刷新了可规模化钙钛矿光伏组件的纪录,实现了真正意义上的“空气环境、高速、高性能”三者兼得。











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