工艺与材料协同：大面积钙钛矿光伏器件的挑战与对策

袁景阳, 吴义炳, 高照昆, 蔡庆斌, 欧阳新华（福建农林大学光电产业学院）

摘要：钙钛矿太阳能电池(PSCs)因其卓越的光电转换效率、低廉的制备成本以及可溶液加工特性, 已成为下一代光伏技术的重要候选体系。近年来, 实验室尺度小面积PSCs 的光电转换效率已由3. 8%迅速攀升至27. 3%, 展现出巨大的应用前景。然而, 在从实验室小面积器件向产业化大面积模块的过渡过程中, 仍面临薄膜均匀性下降、缺陷密度升高、界面复合加剧以及器件长期稳定性衰减等一系列核心瓶颈。单纯依靠沉积工艺的优化已难以满足高性能大面积器件的制备需求, 关键在于开发新型功能材料, 以期从分子层面调控结晶动力学、钝化缺陷态、优化能级匹配结构, 并有效抑制离子迁移行为。首先, 系统剖析了大面积制备过程中的主要科学挑战, 并简要介绍了刮涂、狭缝涂布、喷墨打印及气相沉积等大面积制备技术的工艺特点与适用性; 随后, 重点阐述了功能添加剂、界面钝化分子以及新型电荷传输层材料在构筑高质量大面积钙钛矿薄膜中的关键作用, 系统讨论了组分调控工程、界面工程与传输层优化策略在协同提升器件性能与稳定性方面的研究进展; 最后, 结合产业化发展需求, 展望了未来高效稳定、环境友好的功能材料体系的设计思路与发展方向, 以期为推动PSCs 的商业化应用提供理论依据与技术参考。

关键词：钙钛矿太阳能电池；大面积制备；功能添加剂；界面工程；电荷传输层；稳定性；产业化