一、【科学背景】
钙钛矿太阳能电池因其高效率、低成本和易于规模化生产而被视为新一代光伏技术的重要候选，但其商业化仍面临多重关键挑战。首先，当前高性能钙钛矿薄膜的制备多依赖DMF等有毒溶剂，不仅带来环境与安全风险，也限制了在常温空气条件下进行绿色规模化制造，因此开发兼具安全性与可持续性的溶剂体系成为迫切需求。其次，在组件尺寸扩大后，大面积薄膜的均匀性难以保证，狭缝涂布等工业化成膜方法中，溶剂配位与挥发速率在基底不同区域（尤其是边缘）常出现不一致，导致晶体缺陷并降低组件有效发电面积的性能，因而需要从溶剂化学与萃取动力学两方面建立可控而稳定的成膜过程。此外，尽管封装和界面工程已有进展，但钙钛矿材料本征的体相缺陷仍是影响长期运行寿命的重要因素，而当前许多稳定性测试仅基于实验室内部条件，缺乏通过IEC全序列的第三方验证。因此，如何构建绿色溶剂体系、实现大面积高质量薄膜制备，并获得符合国际标准的长期稳定性，是推动钙钛矿光伏迈向商业化应用的核心背景与亟待解决的问题。
二、【创新成果】
近日，南京大学现代工程与应用科学学院谭海仁教授、肖科博士和国防科技创新研究院常超教授等研究者在Science上发表了题为“Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules”的论文，该研究构建了由γ-戊内酯、2-甲基四氢呋喃和二甲基亚砜组成的三元溶剂体系，通过优化离子配位与挥发动力学，实现无空洞、高结晶度钙钛矿薄膜的狭缝涂布，并结合表面活性剂提升边缘成膜一致性，从而成功制备出面积达7200 cm2、效率17.2%的稳定钙钛矿光伏组件。
图1. 使用GVL/DMSO/2-MeTHF混合溶剂体系制备钙钛矿 © 2025 AAAS
图2 钙钛矿膜的表征结果 © 2025 AAAS
图3 商业尺度钙钛矿光伏组件（120 × 60 cm2）的性能表现 © 2025 AAAS
图4 商业化钙钛矿光伏组件的可靠性测试（符合IEC 61215:2021标准） © 2025 AAAS
三、【科学启迪】
该项成果有助于推动钙钛矿光伏从实验室走向商业化，解决其在绿色制造、大面积成膜均匀性与长期运行可靠性方面的关键瓶颈。通过构建环保溶剂体系并提出边缘溶剂调控策略，研究展示了在空气环境下制备高质量、大面积钙钛矿薄膜的可行路径，为行业提供了兼顾性能与可持续性的全新制造范式。这一突破将会在新型光伏技术、绿色能源材料与规模化涂布工艺等领域产生重要影响，展现出应用于未来清洁能源产业链的广阔潜力。
原文详情：https://www.science.org/doi/abs/10.1126/science.adz0091
