【科学背景】
实验室规模的钙钛矿太阳能电池（PSCs）通常采用旋涂法在惰性气氛中制备，已实现超过27%的认证效率，但旋涂法因离心力导致的薄膜不均匀性以及与惰性气氛相关的成本和复杂度，难以满足高通量工厂化生产的需求。印刷法（如刮涂）具有材料利用率高、成本低等优势，适用于大面积组件制造，然而印刷过程中沉积时间随基底面积增加而延长，使未退火的钙钛矿中间相长期处于亚稳态。环境中的水分子会与有机阳离子形成氢键，诱发局部晶格应变并降低向光惰性δ-FAPbI3相转变的能垒，导致先沉积区域在后续涂布完成前即发生分解，引发空间上非均匀的预降解。尽管已有高湿度辅助δ→α相转变或直接α相结晶等策略，但前者因固相转变带来异质成核和应变累积，后者则无法在长时间加工窗口中有效抵御湿气侵蚀，最终表现为退火后空间不均匀性和组件性能衰减。
【科学成果】
针对上述难题，南昌大学陈义旺教授、谈利承教授团队在国际顶级期刊Science上发表了题为“Spatiotemporally homogeneous crystallization for ambient scalable perovskite photovoltaics”的论文，展示了一种通过“相位锁定”策略实现的α相FAPbI3（FA为甲脒）时空均匀结晶，该方法在大面积印刷过程中建立了一个动态演化、具有湿度缓冲作用的晶粒间网络。该策略可防止环境湿度引发的过早降解，从而消除方向性不均匀性。刮涂法制备的PSCs实现了26.7%的功率转换效率（PCE；认证值为26.1%），刚性和柔性100平方厘米组件分别达到21.5%和19.5%。改善的形貌均匀性减轻了局部降解，并抑制了自增强老化路径。封装器件在环境空气中、85°C下最大功率点追踪1500小时后，仍保持初始PCE的90%以上。
【数据概览】
图1 可伸缩叶片涂层中α-相钙钛矿的稳定性© 2026 AAAS
图2 叶片涂层过程中时空均匀结晶动力学© 2026 AAAS
图3 钙钛矿器件的光伏性能© 2026 AAAS
图4 大面积钙钛矿薄膜和模组的稳定性© 2026 AAAS
【科学展望】
该项研究通过相锁定策略，在环境可放大制造条件下成功实现了α相钙钛矿的时空均匀结晶，将结晶动力学与环境耐受性及大面积均匀性直接关联。该方法同步抑制了水合驱动的相变并构建了动态晶间网络，有效防止了先沉积区域的过早降解，同时消除了大面积基底（100 cm2）上的方向性不均匀性。基于此两步法刮涂工艺制备的PSCs和组件兼具高效率和出色的运行稳定性，为钙钛矿光伏技术向商业化高性能应用迈进提供了一条可靠路径。
原文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aef1969
