景行
一、【科学背景】
钙钛矿光伏凭借低成本溶液制备、高光电转换效率的优势，正从实验室小面积器件向工业化大面积模组制造推进。规模化制备普遍采用狭缝涂布搭配真空干燥工艺，但存在两大关键技术阻碍。其一，溶剂饱和蒸气压直接调控薄膜垂直组分分布：传统低饱和蒸气压DMF/DMSO溶剂蒸发速率慢，薄膜表面富集碘化铅；单一高饱和蒸气压2-甲氧基乙醇无法稳定溶解含铯钙钛矿前驱液，墨水易析出失效，溶剂体系难以同时兼顾大面积成膜质量与可控表面组分。其二，行业通用卤化铵钝化剂仅适配碘化铅富集表面，在大气加工环境下极易受温、湿度影响发生去质子化，造成器件性能持续衰减；大面积狭缝涂布时会产生咖啡环效应，钝化层分布不均引入宏观缺陷，其余有机、无机钝化材料又存在界面电荷传输受阻、光热稳定性差等缺陷，无法满足米级模组量产要求。因此亟需开发可大气加工、大面积均匀涂布、兼具高效钝化与长效稳定的成套工艺方案。
二、【创新成果】
南京大学谭海仁、肖科团队在Nature期刊发表题为“Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules”的研究，构建高饱和蒸气压三元溶剂体系搭配油酸铅（二油酸铅，铅羧酸盐钝化剂LCP）的完整工业化制备方案：一是设计2-甲氧基乙醇/1,3-二氧戊环/二甲亚砜三元溶剂，依靠1,3-二氧戊环稳定含铯钙钛矿墨水，真空干燥过程中定向溶剂对流使薄膜表面富集甲脒碘化物，获得适配铅羧酸盐钝化的专属薄膜表面，所得薄膜晶粒完整、(100)晶向择优生长，无无光活性杂相残留，载流子寿命显著提升。二是选用油酸铅对甲脒碘富集表面进行钝化，油酸根可配位薄膜碘空位不饱和铅，同时与表层甲脒离子形成氢键，原位生成纳米α-FAPbI₃钝化层；该钝化层具备强疏水性，狭缝涂布无咖啡环缺陷，可均匀覆盖整片模组，优化界面能级匹配、抑制载流子复合，载流子平均寿命由264 ns提升至706 ns。三是实现两种规格高性能钙钛矿模组，810 cm²开孔面积模组经第三方认证光电转换效率24.0%，最优器件达24.2%；0.72 m²商用尺寸模组认证效率22.0%，峰值输出功率158.4 W。四是整套模组通过IEC 61215全部可靠性测试，湿热、冷热循环、持续最大功率点光照、紫外老化测试中性能衰减远低于卤化铵钝化模组；兆瓦级户外电站实测证明钙钛矿模组日均发电量优于同场地硅基TOPCon光伏组件。该工作建立了兼顾大面积加工能力、高转换效率、工业级长期稳定性的钙钛矿模组制备路线。
三、【图文解析】
图1 高低饱和蒸气压溶剂制备钙钛矿薄膜的表面本征状态对比 © 2026 Springer Nature
图2 卤化铵（AHP）与铅羧酸盐（LCP）两种钝化体系的制备工艺、薄膜形貌、防潮能力与热稳定性对比 © 2026 Springer Nature
图3 油酸铅LCP钝化的界面作用机理、能级调控效果与载流子复合抑制相关表征 © 2026 Springer Nature
图4 810 cm²开孔面积、0.72 m²商用尺寸两类钙钛矿模组的光伏输出性能测试结果 © 2026 Springer Nature
图5 0.72 m²商用模组IEC标准全套可靠性老化测试的性能与薄膜结构表征 © 2026 Springer Nature
四、【科学启迪】
综上，本研究证实可通过调控溶剂蒸发动力学精准定制钙钛矿薄膜表面化学组分，再匹配专属稳定钝化剂构建化学键合界面，同步解决大面积涂布不均、界面电荷传输受限两大工业化难题。油酸铅类铅羧酸盐钝化材料区别于易降解有机铵盐钝化层，同时具备化学稳定、疏水防潮、不阻碍电荷传输的特性，适配大气环境下米级模组量产，攻克钙钛矿光伏稳定性核心痛点。该研究完成了从溶剂配方、钝化工艺、大尺寸模组制备、第三方效率认证、标准化可靠性检测到兆瓦级户外电站实证的全链条验证，完整证明钙钛矿光伏具备对标硅基光伏商用落地的潜力；同时这套溶剂-钝化协同策略可适配1.54 eV、1.68 eV、1.80 eV多种带隙钙钛矿体系，能够拓展应用于叠层电池、光电探测等各类钙钛矿光电器件，为钙钛矿光伏工业化提供完整可行工艺路线，也为二维/三维卤化物钙钛矿界面载流子调控提供全新思路。
原文详情：Xu, D., Xiao, K., Liu, Y. et al. Lead carboxylates passivation for meter-scale perovskite solar modules. Nature (2026). https://doi.org/10.1038/s41586-026-10994-7
