西南石油大学&通威太阳能 最新AM: 形核调控两步狭缝涂布提升商业晶硅绒面衬底上大面积钙钛矿叠层太阳能电池均匀性

近年来，钙钛矿/硅叠层太阳能电池因其低成本高效率逐渐成为研究热点。尽管其光电转换效率已高达34.6%，但这些高效叠层太阳能电池最有效的设计是基于非商用晶硅底电池，其正面经过抛光或具有亚微米级纹理结构，以确保钙钛矿薄膜高效沉积。机械抛光工艺不可避免会带来较高的制造成本。因此，利用具有商业价值的全织构化硅衬底来开发钙钛矿太阳能电池以实现工业可行性，正受到越来越多的关注。

为解决在商业全绒面晶硅衬底上制备大面积均匀的钙钛矿/硅叠层太阳能电池，西南石油大学李海敏副教授团队与通威太阳能胡逾超博士等研发人员合作，在国际知名期刊Advanced Materials上发表题为“Nucleation Modification in Two-Step Slot-Die Coating Toward Efficient Large Scale Perovskite/Silicon Tandems Based on Commercial Silicon Cells”的文章。该文章利用 2，5-二氟苯甲酸钠（2，5-NaDPA）来均一化 PbI2 层上不同凸角处的成核能垒，使得钙钛矿薄膜在绒面衬底上形核更均匀，同时延缓了钙钛矿晶体生长，有效促进钙钛矿晶粒尺寸增大，减少孔洞形成，这对沉积在商业全织构化晶硅衬底上的钙钛矿薄膜尤其有利。 最终，大面积 PVK 薄膜中的孔洞结构得到了极大抑制。在自然环境条件下制备的全织构化钙钛矿/硅叠层器件的有效面积为 19.9 平方厘米，获得了 28.28% 的高效率。

2,5-NaDPA 通过 O-Pb 配位作用与 PbI₂结合，降低不同凸角表面的成核能垒差异，使得钙钛矿薄膜在绒面衬底上形核更均匀，并延缓晶体生长，有效促进钙钛矿晶粒长大，减少孔洞形成，实现高质量大面积钙钛矿薄膜制备

解决小尺寸的旋涂工艺放大到用于大面积的狭缝涂布工艺制备难题，通过结合气相沉积与狭缝涂布的两步法工艺，实现了大面积与光伏性能的双重提升，有效克服了传统旋涂技术的不足。推动了钙钛矿/硅叠层太阳能电池从实验室小面积器件向工业化大面积生产的跨越。

在常温条件下制备的钙钛矿/商用绒面硅叠层器件（19.9cm²）中，获得了28.28%的高效率（认证效率27.81%），为商业化生产高效大面积钙钛矿 / 硅叠层太阳能电池提供了可行的技术路径，提升太阳能利用效率，对推动光伏产业发展具有重要意义。