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《自然·光子學(xué)》報(bào)道柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士團(tuán)隊(duì)在全真空熱蒸發(fā)鈣鈦礦光伏器件研究的新進(jìn)展
時(shí)間：2025-10-21
來(lái)源：
作者：柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院
攝影： 編輯：趙蕾
近日，南京工業(yè)大學(xué)柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院、柔性電子全國(guó)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室黃維院士團(tuán)隊(duì)在全真空熱蒸發(fā)鈣鈦礦光伏器件的研究中取得重大突破，相關(guān)成果以“Fully thermally evaporated perovskite solar cells based on reverse layer-by-layer deposition”為題發(fā)表在《自然·光子學(xué)》（Nature Photonics）上。博士生徐雨田為論文第一作者，通訊作者為黃維院士、陳永華教授、夏英東教授和郭慶勛副教授。
近年來(lái)，鈣鈦礦光伏技術(shù)（PSCs）因其優(yōu)異的光電轉(zhuǎn)換效率，在新能源領(lǐng)域展現(xiàn)出廣闊的應(yīng)用前景。熱蒸發(fā)是現(xiàn)代半導(dǎo)體薄膜與器件制造中最成熟應(yīng)用最廣泛的薄膜沉積技術(shù)之一，對(duì)推進(jìn)PSCs的商業(yè)化生產(chǎn)具有重要意義。然而，目前基于全真空熱蒸發(fā)工藝制備的PSCs，其光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）僅為20%左右，明顯低于溶液法器件水準(zhǔn)（>26%）。并且，目前主流的熱蒸發(fā)PSCs材料體系與器件結(jié)構(gòu)仍不夠完善，相關(guān)固相擴(kuò)散反應(yīng)結(jié)晶動(dòng)力學(xué)機(jī)制尚不清晰，這嚴(yán)重制約了熱蒸發(fā)PSCs的性能提升與商業(yè)化進(jìn)程。
針對(duì)上述問(wèn)題，本團(tuán)隊(duì)提出了一種反向全真空逐層蒸發(fā)制備鈣鈦礦光伏薄膜與器件的策略。利用自組裝分子與甲脒之間的相互作用，率先沉積甲脒氫碘酸鹽再沉積金屬鹵化物，在退火過(guò)程中可以促進(jìn)固相前驅(qū)體的高效擴(kuò)散與反應(yīng)。借助原位表征與分子動(dòng)力學(xué)模擬，深刻揭示了其由固相前驅(qū)體到δ相再到α相的相變過(guò)程、自上而下的結(jié)晶方向以及溫場(chǎng)對(duì)固相擴(kuò)散的重要作用機(jī)制?；谝陨戏椒ㄅc理解，團(tuán)隊(duì)采用完全熱蒸發(fā)工藝成功制備了反式（p-i-n）結(jié)構(gòu)PSCs，小面積（0.066 cm2）器件的PCE達(dá)25.19%，大面積（1.00 cm2）器件的PCE達(dá)23.38%，為目前報(bào)道的全真空熱蒸發(fā)PSCs最高水準(zhǔn)，該器件在最大功率點(diǎn)連續(xù)工作1000小時(shí)后仍能保持初始效率的95.2%。該工作得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委基礎(chǔ)科學(xué)中心、杰出青年科學(xué)基金、區(qū)域聯(lián)合基金重點(diǎn)項(xiàng)目、省自科基金項(xiàng)目、蘇州實(shí)驗(yàn)室開(kāi)放課題的支持。
文章鏈接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01768-0
作者：柔性電子（未來(lái)技術(shù)）學(xué)院；審核：馬明輝、陳永華
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