在全球能源轉(zhuǎn)型背景下，太陽能的高效利用至關(guān)重要。鈣鈦礦太陽能電池作為最具前景的第三代光伏技術(shù)，其小面積電池認(rèn)證效率已突破26%，展現(xiàn)出與成熟硅電池媲美的潛力。然而，從實(shí)驗(yàn)室的小型電池走向商業(yè)化的大面積組件，面臨核心瓶頸：傳統(tǒng)旋涂工藝在放大時(shí)因離心力作用導(dǎo)致薄膜不均與缺陷增殖，致使組件性能顯著衰減。美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀采用AAA級LED太陽光模擬器作為老化光源，可通過多種方式對電池進(jìn)行控溫并控制電池所處的環(huán)境氛圍，進(jìn)行長期的穩(wěn)定性能測試。

本研究聚焦于開發(fā)新型大面積沉積技術(shù)，主要包括基于溶液的刮涂、狹縫涂布、印刷等方法，以及基于氣相的氣相沉積技術(shù)，并輔以相應(yīng)的電池結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、結(jié)晶調(diào)控、界面優(yōu)化與可靠封裝策略，以協(xié)同攻克薄膜質(zhì)量、均勻性及長期穩(wěn)定性等關(guān)鍵挑戰(zhàn)，推動該技術(shù)從實(shí)驗(yàn)室走向產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用。

器件結(jié)構(gòu)

鈣鈦礦太陽能組件

PSCs性能研究通常在0.04–1 cm2的小面積電池上進(jìn)行。當(dāng)面積擴(kuò)大時(shí)，效率往往顯著下降，主要由于載流子傳輸距離增加導(dǎo)致電荷損失，以及電池內(nèi)阻升高限制電流輸出。因此，為推進(jìn)商業(yè)化，研究重點(diǎn)逐漸轉(zhuǎn)向太陽能組件的開發(fā)與優(yōu)化。

為統(tǒng)一不同尺寸器件的分類標(biāo)準(zhǔn)，美國國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室提出了適用于各類光伏技術(shù)的模塊尺寸分類：大于200 cm2的模塊分為子模塊（200–800 cm2）、模塊（800–6500 cm2）、標(biāo)準(zhǔn)模塊（6500–14000 cm2）和大型模塊（>14000 cm2）。Green等人進(jìn)一步將10–200 cm2定義為“微型模塊”，小于10 cm2為“電池”。

器件設(shè)計(jì)

（a）并聯(lián)鈣鈦礦太陽能模塊的結(jié)構(gòu)示意圖。（b）并聯(lián)鈣鈦礦太陽能模塊上的金屬柵線。（c）串聯(lián)鈣鈦礦太陽能模塊上的P1-P2-P3激光劃線工藝。（d）串聯(lián)鈣鈦礦太陽能模塊的整體平面視圖及（e）側(cè)視圖中的電流路徑

為減少大面積生產(chǎn)中的電荷損失，鈣鈦礦太陽能組件主要采用并聯(lián)或串聯(lián)兩種結(jié)構(gòu)。

并聯(lián)結(jié)構(gòu)可在穩(wěn)定電壓下提升總輸出電流，并具備一定的容錯性，即單一電池失效不影響整體工作。然而，該結(jié)構(gòu)也存在明顯缺點(diǎn)：金屬柵線會引入電阻損耗、與透明導(dǎo)電氧化物接觸不良，且會占用部分有效受光面積，導(dǎo)致整體效率受限。因此，目前對其研究較少，最高效率為16.63%（有效面積20.77 cm2）。

串聯(lián)結(jié)構(gòu)是更主流的產(chǎn)業(yè)化方向，它通過提升開路電壓、限制工作電流來降低電阻損耗。該結(jié)構(gòu)通常通過P1–P2–P3 激光劃線工藝實(shí)現(xiàn)電池間的電路連接：

P1：隔離底部透明電極（如ITO），形成獨(dú)立的電池基底。

P2：在沉積頂部電極前，去除部分功能層，使相鄰電池的底電極與頂電極實(shí)現(xiàn)串聯(lián)連接。

P3：去除頂部電極材料，完成電池間的絕緣隔離，形成完整的串聯(lián)回路。

（a）子電池分布分段示意圖。（b）任意分段中的電流流動。（c）子電池中從底部接收并通過TCO接觸邊緣收集的垂直電流流動示意圖

這些劃線間的區(qū)域稱為“死區(qū)”，不參與光電轉(zhuǎn)換；而真正發(fā)電的區(qū)域稱為“活性區(qū)”。幾何填充因子（GFF）即活性區(qū)面積與組件總受光面積（孔徑面積）之比，是衡量組件光利用效率的關(guān)鍵指標(biāo)。死區(qū)面積越小，GFF越高。相比早期基于掩模的圖案化方法，激光劃線技術(shù)可將GFF從約50%顯著提升至90%以上，極大優(yōu)化了組件的有效發(fā)電面積。

子電池設(shè)計(jì)的數(shù)值分析

為優(yōu)化模塊性能，需對子電池形狀與數(shù)量進(jìn)行數(shù)值分析。理論分析表明，矩形子電池形狀具有最低的功率損耗，是最理想的幾何構(gòu)型。在固定模塊寬度下，子電池?cái)?shù)量的確定取決于電阻損耗與劃線損耗的平衡。理想情況下，死區(qū)寬度遠(yuǎn)小于模塊寬度時(shí)，輸出功率接近理想值。子電池?cái)?shù)量與電流密度成正比，與材料帶隙和效率成反比。當(dāng)前已有SETFOS、LAOSS等軟件輔助模塊設(shè)計(jì)。

模塊化工藝

（a）傳統(tǒng)、窄型、最小化及不連續(xù)激光劃線設(shè)計(jì)示意圖。（b）最小化及（c）不連續(xù)P2互連的掃描電子顯微鏡圖像。（d）經(jīng)O3處理的抗擴(kuò)散層。（e）用于阻擋橫向擴(kuò)散的擴(kuò)散阻擋層

鈣鈦礦太陽能模塊的制造，始于各功能層的大面積沉積，其工藝主要分為濕法（如刮涂、絲網(wǎng)印刷、狹縫涂布）和干法（如電噴霧、物理/化學(xué)氣相沉積）。

在模塊集成中，激光劃線是定義電池單元和實(shí)現(xiàn)電氣互聯(lián)的關(guān)鍵工藝。它利用材料對不同波長激光的吸收差異，實(shí)現(xiàn)精準(zhǔn)的材料去除。

其中，皮秒或飛秒激光因其超短脈沖能極大減小熱影響區(qū)，相比傳統(tǒng)納秒激光，可將死區(qū)寬度壓縮至70微米以下，使幾何填充因子提升至99%。而機(jī)械劃線雖較為節(jié)能，但容易損傷底層透明導(dǎo)電氧化物或?qū)е码姌O短路，工藝穩(wěn)定性不足。此外，通過優(yōu)化劃線圖案設(shè)計(jì)——例如采用點(diǎn)接觸或不連續(xù)P2圖案，可進(jìn)一步將平均死區(qū)降至19.5微米，實(shí)現(xiàn)99.6%的極高填充因子。

工藝過程中的不均勻性會直接影響模塊性能，尤其是鈣鈦礦材料本身質(zhì)地較軟，易受應(yīng)力影響。薄膜缺陷可能導(dǎo)致鈣鈦礦層暴露，引發(fā)性能退化。

為此，通常采用縱向保護(hù)層在鈣鈦礦表面形成封裝。同時(shí)，針對劃線斷面處的暴露問題，也發(fā)展了橫向保護(hù)策略，例如通過臭氧處理生成致密的氧化鉛阻擋層，或插入低維材料作為離子擴(kuò)散屏障，有效抑制了有害的橫向離子遷移與化學(xué)侵蝕。

柔性/半透明太陽能組件

（a）PEDOT:EVA應(yīng)力釋放示意圖。（b）透射率隨溴含量及鈣鈦礦厚度的變化。（c）不同激光圖案下的透明效果。（d）借助多工藝協(xié)作的大規(guī)模卷對卷鈣鈦礦太陽能模塊生產(chǎn)過程示意圖

為拓展鈣鈦礦光伏在建筑一體化、可穿戴設(shè)備等領(lǐng)域的應(yīng)用，柔性與半透明鈣鈦礦太陽能模塊成為研究熱點(diǎn)。

柔性模塊的效率已提升至18.84%以上，其核心在于采用PET、PEN等柔性基底。然而，這類基底表面通常較粗糙，不利于鈣鈦礦高質(zhì)量結(jié)晶。研究者通過引入自修復(fù)超分子材料，顯著增強(qiáng)了器件在反復(fù)彎曲下的力學(xué)耐久性與性能保持率。

半透明模塊則需在高透光性與高效光電轉(zhuǎn)換間取得平衡。其技術(shù)關(guān)鍵包括：制備高導(dǎo)電、高透光的透明頂電極，以及優(yōu)化鈣鈦礦薄膜使其在可見光區(qū)具有選擇性吸收。通過調(diào)節(jié)鈣鈦礦組分（如增加溴含量）或減薄吸光層，可有效提高平均可見光透射率。此外，激光微圖案化技術(shù)能在幾乎不影響效率的前提下，通過精密的微觀結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)器件視覺上的透明效果。

為實(shí)現(xiàn)這類特殊組件的高效、低成本制造，卷對卷生產(chǎn)工藝成為重要方向。通過將凹版印刷、狹縫涂布、絲網(wǎng)印刷等多種涂布與圖案化技術(shù)集成于同一連續(xù)生產(chǎn)線，已成功在環(huán)境空氣中制備出效率超過11%的柔性鈣鈦礦模塊，展現(xiàn)了良好的產(chǎn)業(yè)化前景。

大規(guī)模鈣鈦礦沉積方法

基于彎月面的制備工藝

（a）彎月面涂布過程的流體動力學(xué)示意圖。（b）蒸發(fā)和Landau-Levich流區(qū)下涂布速度與鈣鈦礦厚度的函數(shù)關(guān)系示意圖。（c）測量的薄膜厚度h隨沉積速度v的變化關(guān)系

刮涂法和狹縫涂布是目前大面積PSMs制備中備受期待的技術(shù)，其可控性源于彎月面結(jié)構(gòu)的流體力學(xué)。在涂布過程中，溶液被限制在基底與涂布頭之間，形成由毛細(xì)力維持的凹形彎月面。根據(jù)運(yùn)動方向，彎月面分為前進(jìn)彎月面和后退彎月面，其中后退彎月面起決定性作用。Landau-Levich流區(qū)描述了高涂布速度下粘性力主導(dǎo)的流動，濕膜厚度與速度、表面張力、粘度等參數(shù)相關(guān)。低速度下則遵循蒸發(fā)模式，易導(dǎo)致薄膜不穩(wěn)定。

晶體生長動力學(xué)：

（a）結(jié)晶自由能與顆粒半徑的關(guān)系圖。（b）球形顆粒周圍擴(kuò)散區(qū)域示意圖及（c）反應(yīng)控制和擴(kuò)散控制情況下單體濃度[M]隨距離x變化的曲線圖。（d）不同尺寸顆?；瘜W(xué)勢能級偏移示意圖。（e）從成核到生長過程中顆粒數(shù)量與尺寸分布相對標(biāo)準(zhǔn)偏差σr的關(guān)系圖

鈣鈦礦薄膜的質(zhì)量對其器件性能至關(guān)重要。理想的晶體生長遵循LaMer機(jī)理，包括前驅(qū)體過飽和、成核和晶體生長三個(gè)階段。成核過程可用經(jīng)典Volmer-Becker-D?ring理論描述，成核速率與過飽和度、表面自由能相關(guān)。晶體生長階段受擴(kuò)散控制，遵循Fick定律，最終通過Ostwald熟化達(dá)到尺寸分布穩(wěn)定。

刮涂技術(shù)：

（a）恒速和恒定加速度刮涂示意圖。（b）表面重構(gòu)的MA?.?FA?.?PbI?鈣鈦礦薄膜的掃描電子顯微鏡圖像。（c）不含LP時(shí)墨水液滴在疏水基底上干燥時(shí)的收縮及（d）含LP時(shí)的釘扎效應(yīng)示意圖。（e）鈣鈦礦島尺寸隨溶液體積及（f）基底溫度的變化曲線

刮涂法因簡單、省料（耗量約為旋涂的10%）、設(shè)備要求低和可擴(kuò)展性而備受青睞。該技術(shù)已應(yīng)用于CIGS、DSSC、OSC等多種太陽能電池。在PSCs中，刮涂法自2014年首次報(bào)道以來得到大量探索，目前最高效率為24.6%（0.08 cm2）和21.8%（26.9 cm2模塊）。涂布速度與刀口-基底間距是決定膜厚的關(guān)鍵參數(shù)，但結(jié)晶質(zhì)量的定量控制仍具挑戰(zhàn)。恒速涂布時(shí)，彎月面變形可能導(dǎo)致厚度不均；加速涂布可改善均勻性。此外，通過調(diào)節(jié)溶劑（如ACN）、添加表面活性劑（如LP）或控制溫度與溶液體積，可優(yōu)化流體動力學(xué)和結(jié)晶形態(tài)。

狹縫涂布：

（a）狹縫涂布設(shè)備示意圖。（b）狹縫涂布中的流體力學(xué)模型及核心參數(shù)示意圖。（c）不同墨水供給速率與涂布速度組合下狹縫涂布鈣鈦礦薄膜的圖像。（d）狹縫涂布過程中條紋缺陷的圖像及（e）示意圖。（f）使用150°C基底加熱（左）和150°C基底加熱/75°C涂布頭加熱（右）進(jìn)行鈣鈦礦薄膜狹縫涂布的示意圖。（g）不同涂布頭溫度與狹縫涂布速度下的效率分布彩圖。（h）僅對涂布頭加熱時(shí)不同溫度下的性能

狹縫涂布通過連續(xù)供液系統(tǒng)在基底上形成均勻薄膜，其厚度與質(zhì)量由溶液供給與擠出的平衡決定。該技術(shù)于2014年首次用于鈣鈦礦光伏器件，當(dāng)前最高效率為19.28%（58.5 cm2微型模塊）。除速度與間距外，溶液流速也是重要參數(shù)，需與涂布速度匹配以避免薄膜缺陷（如不完整薄膜、氣泡、條紋等）。狹縫涂布同樣缺乏旋涂的結(jié)晶驅(qū)動力，常需額外淬火輔助，如氣刀、真空閃蒸或加熱基板與涂布頭協(xié)同促進(jìn)結(jié)晶。

彎月面涂布的結(jié)晶輔助工藝:

（a）氣刀輔助、（b）真空輔助及（c）原位加熱輔助模式示意圖。（d）刮涂過程中不均勻蒸發(fā)的主視圖、側(cè)視圖和俯視圖示意圖。（e）彎月面涂布過程中Marangoni流與毛細(xì)對流的流動軌跡示意圖

為提升結(jié)晶質(zhì)量，常采用氣刀輔助、真空輔助和原位加熱等方法。氣刀輔助通過氣流加速溶劑蒸發(fā)，其擴(kuò)散通量受氣流速度、距離影響。真空輔助通過快速減壓促進(jìn)溶劑蒸發(fā)，成核速率受抽速與時(shí)間控制。原位加熱則通過溫度梯度引發(fā)Marangoni流，抵消毛細(xì)流，改善薄膜均勻性。此外，添加劑（如LP）與預(yù)熱基板結(jié)合可進(jìn)一步優(yōu)化干燥動力學(xué)。

基于液滴的制備工藝

（a）液滴沖擊動力學(xué)的工藝參數(shù)窗口。（b）噴涂及其結(jié)晶機(jī)理示意圖。（c）壓力輔助噴涂、（d）超聲輔助噴涂及（e）電噴霧涂布示意圖。（f）噴涂制備的不同尺寸鈣鈦礦太陽能電池的效率變化。（g）連續(xù)噴墨和按需噴墨印刷方法示意圖

非接觸式液滴沉積是實(shí)現(xiàn)大面積制造的可行方案，包括噴涂和噴墨印刷。其過程受噴嘴參數(shù)、墨水性質(zhì)和基底特性影響，可通過Weber數(shù)、Reynolds數(shù)、Ohnesorge數(shù)等無量綱數(shù)評估打印適應(yīng)性。

噴涂：

噴涂通過噴嘴將微米級液滴分散到基底上，可實(shí)現(xiàn)高通量大面積加工。根據(jù)霧化方式分為壓力輔助噴涂、超聲輔助噴涂和電噴霧。壓力輔助噴涂利用高速氣流破碎墨水；超聲輔助噴涂產(chǎn)生極細(xì)液滴；電噴霧則利用靜電斥力驅(qū)動沉積。液滴尺寸與均勻性對膜質(zhì)至關(guān)重要，受墨水粘度、表面張力、噴涂距離等參數(shù)影響。噴涂具有成本低、浪費(fèi)少的優(yōu)點(diǎn)，但膜厚均勻性控制較差，易導(dǎo)致界面缺陷。

噴墨印刷：

噴墨印刷以其高精度和圖案控制靈活性在電子器件制造中應(yīng)用廣泛。連續(xù)噴墨和按需噴墨是主要技術(shù)，后者精度更高。噴墨印刷已用于鈣鈦礦層及全功能層制備，最高效率達(dá)16.78%（120 cm2）。但其加工速度相對較慢，且同步結(jié)晶難度大，對墨水質(zhì)量要求高。

接觸圖案印刷工藝

（a）絲網(wǎng)印刷：墨水從網(wǎng)版轉(zhuǎn)移到基底的示意圖。（b）柔版印刷工藝示意圖。（c）鈣鈦礦墨水粘度（黑線）及沉積鈣鈦礦薄膜厚度（藍(lán)線）隨前驅(qū)體中鉛濃度的變化。（d）柔版印刷實(shí)現(xiàn)的精確圖形印刷。（e）凹版印刷工藝示意圖

絲網(wǎng)印刷：

絲網(wǎng)印刷通過網(wǎng)版將圖案轉(zhuǎn)移到基底，適用于硅電池和DSSCs，在鈣鈦礦光伏中因其與多種材料兼容性好而成為R2R生產(chǎn)的理想選擇。該過程遵循Hagen-Poiseuille流體模型，印刷質(zhì)量受墨水粘度、網(wǎng)版參數(shù)影響。通過溶劑工程（如MAAc、MAPA）可調(diào)節(jié)墨水粘度，提高印刷質(zhì)量，目前全絲網(wǎng)印刷PSCs效率接近17%。

柔版印刷：

柔版印刷是一種成熟的R2R印刷方法，通過陶瓷網(wǎng)紋輥和印版滾筒轉(zhuǎn)移墨水，主要用于透明電極和界面層制備，在柔性PSMs中潛力較大。目前研究多集中于非吸收性墨水，鈣鈦礦墨水的柔版印刷探索有限，但已實(shí)現(xiàn)20.4%的小面積PSC效率。

凹版印刷：

凹版印刷通過凹版圖案填墨并轉(zhuǎn)移至基底，印刷速度高，但對機(jī)械敏感剛性基板不理想。該技術(shù)最初用于OPVs、LEDs等領(lǐng)域，鈣鈦礦光伏中仍處起步階段，目前柔性PSCs效率最高達(dá)19.1%。

無溶劑制備技術(shù)

無溶劑氣相沉積環(huán)境友好，重復(fù)性好，圖案控制靈活，能生產(chǎn)高質(zhì)量結(jié)晶薄膜，但高真空高溫環(huán)境導(dǎo)致能耗和設(shè)備成本高。

（a）混合化學(xué)氣相沉積爐及MAI沉積到金屬鹵化物基底上的示意圖。（b）FAI有機(jī)前驅(qū)體的混合化學(xué)氣相沉積形成鈣鈦礦過程。（c）新型HTL材料“T2”輔助鈣鈦礦太陽能電池通過共蒸發(fā)實(shí)現(xiàn)創(chuàng)紀(jì)錄效率。（d）含氯合金介導(dǎo)的順序真空沉積方法簡化示意圖。（e）由氣相沉積鈣鈦礦薄膜（左）和溶液處理鈣鈦礦薄膜（右）構(gòu)建的鈣鈦礦太陽能電池截面掃描電子顯微鏡圖像。（f）通過共蒸發(fā)在21 cm2平臺上將效率提升至18.13%

化學(xué)氣相沉積：

CVD用于制備高質(zhì)量功能薄膜，通過反應(yīng)氣體在高溫下生成活性物質(zhì)并在基底表面沉積。其真空要求相對較低，可降低成本并屏蔽外部干擾。CVD已用于制備穩(wěn)定PSMs，最高效率近10%（10×10 cm2）。

物理氣相沉積：

PVD通過蒸發(fā)或?yàn)R射在真空環(huán)境中沉積致密均勻薄膜，薄膜化學(xué)穩(wěn)定性和機(jī)械性能好。共蒸發(fā)策略可精確控制組分，界面修飾進(jìn)一步提升了效率，目前最高認(rèn)證效率為26.21%（小面積）和21.45%（14.4 cm2微型模塊）。

其他功能層的大規(guī)模沉積

除鈣鈦礦光吸收層外，空穴傳輸層、電子傳輸層和背電極的沉積也顯著影響器件性能與穩(wěn)定性。沉積方法可分為溶液法和氣相法。

溶液法

溶液法成本低、工藝簡單，適用于可溶或可分散材料。噴涂常用于沉積金屬納米顆粒，狹縫涂布和刮涂適用于高溶解度傳輸層。碳漿背電極因其穩(wěn)定性好、成本低，常用刮涂或絲網(wǎng)印刷沉積，但效率通常低于金屬電極。

氣相法

氣相法（如濺射、PVD、CVD、ALD）適用于不溶性有機(jī)化合物和無機(jī)氧化物，精度高、均勻性好。PVD沉積金屬電極、C??、BCP等已廣泛應(yīng)用，但真空環(huán)境限制了生產(chǎn)速度，與R2R連續(xù)生產(chǎn)的兼容性仍面臨挑戰(zhàn)。

PSMs先進(jìn)改進(jìn)策略

為提升PSMs性能，研究集中在溶劑工程、添加劑工程和界面修飾等方面。

溶劑工程

（a）揮發(fā)性非配位溶劑ACN、2-ME、GBL和非揮發(fā)性配位溶劑DMF、DMSO的蒸氣壓和供體數(shù)。（b）使用含DMSO與不含DMSO的ACN/2-ME制備的鈣鈦礦薄膜的掃描電子顯微鏡圖像。（c）封裝鈣鈦礦模塊在1個(gè)太陽當(dāng)量光照下于最大功率點(diǎn)運(yùn)行的長期操作穩(wěn)定性。（d）不同DMI添加量的電流-電壓曲線。（e）2-ME/DMI復(fù)合物的成核分布。（f）大面積FAPbI?鈣鈦礦薄膜的軸向穩(wěn)態(tài)光電流輸出及（g）大面積FAPbI?鈣鈦礦薄膜中9個(gè)平臺的對應(yīng)強(qiáng)度

傳統(tǒng)DMF/DMSO混合溶劑體系在旋涂中有效，但在大面積涂布中干燥困難，易產(chǎn)生缺陷。低沸點(diǎn)高蒸氣壓溶劑（如2-ME、ACN）有助于加速結(jié)晶。通過調(diào)節(jié)揮發(fā)性與非揮發(fā)性溶劑比例，可擴(kuò)大工藝窗口并改善晶體質(zhì)量。例如，ACN/2-ME/DMSO三元體系在刮涂中實(shí)現(xiàn)了16.4%認(rèn)證效率（63.7 cm2）。

添加劑工程

（a）添加劑偶極效應(yīng)對鈣鈦礦薄膜的作用機(jī)理圖。（b）TPFB如何防止水對鈣鈦礦損傷的示意圖。（c）添加BHC前后新鮮和陳化的1.37 M MAI:FAI (7:3)溶液的紫外-可見吸收光譜。（d）鈣鈦礦薄膜定向成核的熱力學(xué)驅(qū)動力與動力學(xué)示意圖。（e）全刮涂鈣鈦礦太陽能子模塊的截面掃描電子顯微鏡圖像

添加劑可優(yōu)化結(jié)晶、減少缺陷。羰基小分子通過偶極矩極化抑制缺陷；有機(jī)分子（如TPFB）可增強(qiáng)疏水性；金屬鹽（如鋅鹽）能抑制碘空位；有機(jī)鹵化物鹽（如MACI）可調(diào)控結(jié)晶路徑，避免反溶劑使用，適用于大面積生產(chǎn)。離子液體添加劑可分散有機(jī)鹵化物聚集體，進(jìn)一步提升性能。

界面修飾

（a）性能最佳的FABP鈍化鈣鈦礦太陽能模塊的電流-電壓曲線。（b）空穴傳輸層中的鉛螯合分子與鈣鈦礦薄膜底部Pb2?離子的螯合示意圖。（c）采用不同電子傳輸層的鈣鈦礦太陽能電池效率的統(tǒng)計(jì)分布。（d）按改進(jìn)策略和沉積方法分類的鈣鈦礦太陽能模塊效率進(jìn)展；（e）孔徑面積/活性面積與發(fā)表年份的關(guān)系

界面修飾通過引入功能材料調(diào)節(jié)能級對齊、減少能量損失。鈍化劑（如FABP）可抑制表面缺陷；傳輸層材料（如QD-SnO?、新型HTL T2）優(yōu)化能級匹配，減少非輻射復(fù)合；自組裝單分子層可替代或增強(qiáng)傳輸層功能，提高穩(wěn)定性與效率。

器件封裝與穩(wěn)定性測試

Millennial Solar

（a）不同鈣鈦礦組分的容差因子分布。（b）鈣鈦礦材料的不穩(wěn)定性應(yīng)力來源

PSMs商業(yè)化需解決穩(wěn)定性問題，包括本征不穩(wěn)定性（相變、缺陷）和外因不穩(wěn)定性（熱、濕、氧、光、機(jī)械應(yīng)力等）。封裝是直接有效的保護(hù)措施，可隔離環(huán)境并防止鉛泄漏。

a）不同薄膜封裝和邊緣密封封裝方法示意圖。（b）水滴應(yīng)力下的高穩(wěn)定性表現(xiàn)。（c）無紫外線照射下的CFDP封裝示意圖。（d）750小時(shí)和1000小時(shí)后的性能衰減情況

器件封裝

常用封裝工藝包括薄膜封裝和邊緣密封。聚合物材料（如PMMA、EVA、PC）性能良好，但大面積應(yīng)用需材料具備相應(yīng)擴(kuò)展性。新型封裝材料（如超疏水涂層、自交聯(lián)聚合物、熱修復(fù)環(huán)氧樹脂）進(jìn)一步提升防水、隔熱和防鉛泄漏能力。

標(biāo)準(zhǔn)化穩(wěn)定性測試

為評估PSMs穩(wěn)定性，國際有機(jī)光伏穩(wěn)定性峰會制定了ISOS測試協(xié)議，涵蓋光照、暗態(tài)、濕熱、熱循環(huán)、光循環(huán)及戶外測試等多種應(yīng)力條件。針對鈣鈦礦特性，新增了光暗交替循環(huán)、偏壓測試和惰性氣體環(huán)境測試。標(biāo)準(zhǔn)化測試有助于推動產(chǎn)品商業(yè)化。

鈣鈦礦太陽能組件的規(guī)?；苽浼夹g(shù)在過去幾年取得了長足進(jìn)步。通過優(yōu)化器件結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、發(fā)展大面積沉積工藝、實(shí)施材料與界面工程策略，以及強(qiáng)化封裝與穩(wěn)定性測試，目前微型組件效率已突破23%，大型組件效率超過20%，逐步逼近商業(yè)化應(yīng)用的性能門檻。然而，要實(shí)現(xiàn)全面產(chǎn)業(yè)化，仍需在量產(chǎn)工藝的均一性、長期環(huán)境穩(wěn)定性及鉛泄露防控等關(guān)鍵問題上取得突破。未來研究將聚焦于工藝集成優(yōu)化、疊層器件開發(fā)、柔性/半透明新應(yīng)用拓展，以及無鉛化與循環(huán)回收等可持續(xù)性方向的探索。隨著產(chǎn)學(xué)研協(xié)同創(chuàng)新的持續(xù)深入，鈣鈦礦光伏技術(shù)有望為全球清潔能源轉(zhuǎn)型提供重要的技術(shù)支撐。

鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀

Millennial Solar

美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀采用A+AA+級LED太陽光模擬器作為老化光源，以其先進(jìn)的技術(shù)和多功能設(shè)計(jì)，為鈣鈦礦太陽能電池的研究提供了強(qiáng)有力的支持。

• 3A+光源，光源壽命10000h+，真實(shí)還原各場景實(shí)際光照條件

可選配恒溫恒濕箱，滿足IS0S標(biāo)準(zhǔn)

多型號電子負(fù)載可選，多通道獨(dú)立運(yùn)行

不同波段光譜輸出可調(diào)：7.350-400nm/400-750nm/750-1150nm均獨(dú)立可控

美能鈣鈦礦復(fù)合式MPPT測試儀主要應(yīng)用于成品鈣鈦礦單結(jié)，疊層成品電池穩(wěn)定性測試。由于鈣鈦礦電池的輸出特性易受光照、溫度等環(huán)境因素影響，其最大功率點(diǎn)會頻繁波動。MPPT控制器通過實(shí)時(shí)追蹤并鎖定最大功率點(diǎn)，能確保系統(tǒng)始終以最優(yōu)功率輸出。這不僅能最大化發(fā)電量，還能提升整個(gè)光伏系統(tǒng)的工作穩(wěn)定性和經(jīng)濟(jì)性。

原文參考：Emerging Strategies for the Large-scale Fabrication of Perovskite Solar Modules: From Design to Process

*特別聲明：「美能光伏」公眾號所發(fā)布的原創(chuàng)及轉(zhuǎn)載文章，僅用于學(xué)術(shù)分享和傳遞光伏行業(yè)相關(guān)信息。未經(jīng)授權(quán)，不得抄襲、篡改、引用、轉(zhuǎn)載等侵犯本公眾號相關(guān)權(quán)益的行為。內(nèi)容僅供參考，若有侵權(quán)，請及時(shí)聯(lián)系我司進(jìn)行刪除。