近年来，小面积钙钛矿太阳能电池效率已突破27%，展现出巨大的商业化潜力。然而，将其放大为大面积组件时，仍面临晶体质量不均、环境稳定性差等关键挑战。传统热退火虽能提升结晶性，但需在惰性气氛中长时间进行，不仅成本高，且易受水氧侵蚀，导致缺陷增多、性能衰减。此外，大面积薄膜在退火过程中因热传导不均、组分挥发和离子迁移等问题，难以保证批次一致性和长期稳定性。而现有工艺的退火时间过长，无法适配高通量、低成本的卷对卷连续制造需求。因此，亟需开发一种可在环境条件下快速、高效完成高质量结晶的新型退火技术，以兼顾生产效率、制造可行性与器件性能，推动钙钛矿光伏技术走向规模化应用。
二、【创新成果】
基于以上难题，广安理工学院（筹）Hongxiang Li联合南昌大学陈义旺教授、胡笑添教授在Science上发表了题为“Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules”的论文，报道一种纳秒激光退火（LA）技术，可在环境条件下实现钙钛矿薄膜的快速后处理。通过GIWAXS分析，研究人员揭示了热处理过程中存在的四阶段降解机制，并确定了一个时长为123 ± 18秒的“无环境降解窗口”，在此期间水和氧气的影响被有效抑制。采用LA（波长455纳米，辐照强度20瓦/平方厘米）所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，从而有效抑制了6H相钙钛矿的累积。最终，该方法在100 cm2刚性和柔性组件上分别实现24.0%和20.7%的认证效率，VOC与FF乘积达S-Q极限的89%，为钙钛矿光伏的规模化、高速、低成本制造提供了突破性解决方案。南昌大学为本文第一通讯单位。
三、【图文解析】
图1 热退火在环境条件下的局限性 ©2025 AAAS
图2 激光退火（LA）抑制6H相的累积 ©2025 AAAS
图3 在环境条件下修复钙钛矿薄膜和器件的缺陷 ©2025 AAAS
图4 器件的光电性能与稳定性 ©2025 AAAS
四、【科学启迪】
综上，本研究开发了一种可在环境条件下对钙钛矿薄膜进行高质量后处理的激光退火（LA）技术。该技术能够实现快速能量输入，显著提升钙钛矿器件的性能与稳定性。研究人员随后在带隙分别为1.57 eV（效率26.2% vs. 对照组24.0%）和1.67 eV（22.6% vs. 20.4%）的钙钛矿器件上验证了该技术的有效性。对于100 cm2的刚性和柔性钙钛矿太阳能组件（PSMs），认证光电转换效率（PCE）分别达到24.0%和20.7%，相较于同尺寸对照器件，认证效率分别提升了3.0%和5.0%。本研究建立了一种适用于大面积光伏器件的高通量、可扩展的后处理策略，为高性能PSCs和PSMs的产业化提供了具有商业可行性的路径。通过实现在环境条件下的高效制造，LA工艺代表了推动钙钛矿太阳能技术大规模应用的一项变革性进展。
原文详情：Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules (Science 2025, 390, 905-910, DOI: 10.1126/science.adx9650)
本文由赛恩斯供稿。
