科技日报记者 金凤 通讯员 杨芳
记者2日从南京工业大学（以下简称“南工大”）获悉，该校科研团队采用“全真空热蒸发”技术，制备出0.066平方厘米的钙钛矿光伏器件，光电转换效率高达25.19%，且该器件在持续工作超过1000小时后，性能依然保持在95%以上。同时，此方法制备的1平方厘米器件，效率也达到23.38%，展现出较大的产业化潜力。相关研究成果发表在国际学术期刊《自然·光子学》上。
“目前在国际上，实验室最常用的光电转化制备方法是溶液法，譬如旋涂、涂布等。”论文第一作者、南工大博士生徐雨田介绍，“溶液制备过程中，通常会使用到N,N-二甲基甲酰胺、二甲基亚砜等有毒溶剂，这对健康和环境不友好，也限制了大规模生产。”
论文通讯作者、南工大副教授郭庆勋解释，此次研究中，团队采用的“全真空热蒸发”技术，像在真空罐里“蒸镀”薄膜。它将原材料加热，使其以分子或原子的形式“飞”到基板上，均匀凝结成膜。这种方法全程无溶剂，工艺控制精准，膜层均匀致密，被认为是将高性能钙钛矿光伏器件从实验室推向生产线的“理想候选人”。
如何在均匀成膜的基础上，提高光电转换效率，成为团队攻克的又一难题。论文共同通讯作者、南工大教授陈永华说，团队创新性地采用了“反向逐层”沉积策略。
“传统做法可能是先铺金属卤化物的‘砖块’，再浇甲脒氢碘酸盐的‘水泥’；而我们反其道而行之，先沉积‘水泥’，再沉积‘砖块’。”陈永华说，这一顺序结合一种自组装分子，可以在后续退火时，极大促进固态原料之间的相互反应和扩散，最终“生长”出高质量的钙钛矿晶体薄膜。
借助这些独特技术，团队攻克了钙钛矿光伏器件效率瓶颈，将小面积电池效率提升至25.19%，更实现了器件的工作稳定性。
论文共同通讯作者、中国科学院院士黄维表示，“此项成果，不仅刷新了全真空热蒸发技术的世界纪录，也为未来进一步优化工艺、提升器件性能、规模化制造更大面积高效、稳定、环境友好的钙钛矿光伏器件提供了科学基础。”
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