一、【科学背景】
钙钛矿太阳能电池（PSCs）兼具超高光电转换效率、低成本溶液加工、轻薄可柔性的优势，是新一代光伏体系的核心研究方向，被视作实现低成本碳中和光伏应用的突破性技术。但受限于钙钛矿本征晶格缺陷、界面钝化工艺与大面积模组制备的适配性难题，该电池的规模化商业落地始终受阻，行业发展遭遇显著瓶颈。
当前钙钛矿光伏器件体系存在双重核心技术痛点，分别对应钙钛矿薄膜本征表面界面、模组激光划刻热影响区（HAZ）两大核心载流子损耗区域。传统溶液旋涂钝化体系难以匹配大面积钙钛矿薄膜的全域均匀钝化需求，制备过程中溶剂非可控挥发会引发钝化前驱体局部浓度剧烈起伏，最终造成薄膜表层氟元素分布、表面电学势场显著不均，既加剧界面非辐射复合损耗、压低器件光电转换效率，还会导致大面积模组内各子电池性能大幅离散，无法满足工业化量产的一致性指标。而主流固相物理抛光、有机蒸汽气相钝化方案则难以适配模组集成制备工况：激光刻蚀构建串并联互连通道时会产生晶格破碎、缺陷富集的热损伤区域，现有钝化手段无法实现该区域陷阱态的深度修复，循环运行中持续引发载流子复合损耗，严重制约百平方厘米级钙钛矿模组的效率。
二、【创新成果】
北京大学周欢萍教授研究团队提出了一种可规模化的等离子体钝化全新解决方案，通过在大面积钙钛矿薄膜表面原位发生化学反应，构筑具有高度均匀、连续且强界面结合的异质结构，实现高效界面钝化。基于该等离子体钝化工艺，团队制备出高效率、高稳定钙钛矿光电器件，小面积电池实现27.2%光电转换效率，85℃、1倍太阳光持续最大功率点追踪2000 h后仍保有98.1%初始效率；100 cm2（孔径面积65.05 cm²）模组达成24.0%光电转换效率，经中国计量科学研究院认证稳定效率23.1%，65℃光照1600 h后维持99.3%初始效率，且在紫外辐照、反向偏压、3000 h光暗昼夜循环、湿热老化等极端工况下均展现出色耐久性。相关研究成果以“Plasma surface engineering for efficient and stable perovskite solar cells and modules”为题发表于Science杂志，解决了高效率钙钛矿器件大面积制备均匀性差、模组热损伤区域难以钝化、长期运行稳定性不足的长期瓶颈。
图1. 等离子体表面处理工艺的设计原理与初步验证© 2026 AAAS
图2. 界面缺陷消除与器件效率提升© 2026 AAAS
图3. 表面处理工艺的均匀性与钝化效果© 2026 AAAS
图4. 等离子体处理工艺面向大面积模组的应用实现与器件性能© 2026 AAAS
图5. 等离子体处理样品的稳定性评估© 2026 AAAS
三、【科学启迪】
这项研究革新了软晶格钙钛矿半导体的界面钝化逻辑，构建物理抛光耦合原位氟化的等离子干法调控范式，依靠高键能Pb-F配位异质层同步抑制缺陷复合与离子迁移，为二维卤化物等同类低刚性离子半导体提供普适的界面处理思路。这项工作打破了小电池高效钝化难以适配大面积模组的瓶颈，提出薄膜表层与激光划线热影响区分区协同钝化的优化思路，指明钙钛矿模组产业化需兼顾两类界面缺陷。研究完整揭示氟化层化学键、晶格、防潮多重稳定机制，完善了长效光电器件界面设计的理论框架。同时验证无溶剂等离子工艺兼具量产均匀性与多工况稳定性优势，为光伏产线工艺转型提供可行方案。
原文链接：Rundong Fan et al. ,Plasma surface engineering for efficient and stable perovskite solar cells and modules. Science 393,490-497 (2026).
