南京大学肖科、谭海仁团队与仁烁光能合作,在《Nature》发表了一项面向大尺寸钙钛矿光伏组件的研究。论文于2026年8月12日在线发表,核心成果是:一块总面积为0.72平方米、尺寸为1.2米×0.6米的单结钙钛矿组件,实现了22.0%的全面积认证光电转换效率,并在标准测试条件下达到158.4瓦稳态输出功率。
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这项工作的价值,不只是把效率数字做高,更在于尝试解决钙钛矿光伏从小面积实验室电池走向大面积组件时最棘手的问题:薄膜缺陷、界面复合,以及钝化层在接近平方米尺寸上的均匀覆盖。需要注意的是,现有资料对组件效率、尺寸和可靠性测试的支持较为明确;对于更广泛的户外发电对比、历史纪录和不同应力条件下的衰减优势,证据仍不完整。
关键工艺:三元溶剂体系加真空辅助结晶
研究团队采用了由以下三种溶剂组成的前驱体体系:
- 2-甲氧基乙醇
- 1,3-二氧戊环
- 二甲基亚砜(DMSO)
这一体系与真空辅助结晶工艺结合,用于形成钙钛矿薄膜。南京大学公开介绍称,该过程会在薄膜表面自发形成一层富含碘化甲脒(FAI)的“保护性基层”。随后,研究人员在其上使用化学稳定的羧酸铅进行表面钝化。
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从工艺逻辑看,前半段负责调控薄膜结晶和表面组成,后半段则针对表面缺陷及钙钛矿与电荷传输层之间的界面进行处理。相关报道提到,所采用的羧酸铅钝化剂包括油酸铅,化学式为Pb(OA)₂。
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两组组件数据为何不能直接混为一谈
团队报告了两种不同面积定义下的效率结果:
- 810平方厘米孔径面积组件:24.0%认证功率转换效率。
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- 0.72平方米总面积组件:22.0%认证全面积效率,组件尺寸为1.2米×0.6米。
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0.72平方米组件在标准测试条件下的稳态输出功率为158.4瓦。
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这里的“孔径面积”和“全面积”并不是同一个概念。24.0%对应较小组件的有效受光孔径面积,而22.0%对应更大组件的总面积。将两者分开呈现,才能避免把不同面积口径的测试结果当成完全可比的数据。
羧酸铅钝化对大面积组件有什么意义
钙钛矿薄膜中的缺陷和化学性质较为活跃的界面,可能导致载流子复合,从而损失电压、电流和整体效率。在小型电池上实现均匀钝化相对容易;但当组件面积扩大到接近平方米时,涂层均匀性和工艺一致性都会变得更加重要。
现有报道将羧酸铅与传统铵基钝化剂区分开来:羧酸铅并非只是停留在钙钛矿表面形成一层简单覆盖物,而是据称能够与钙钛矿表面发生反应并形成化学键。这种处理被报道有助于改善界面能级匹配、载流子传输,以及大面积组件上钝化处理的均匀性。
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这为该方法支持大尺寸制造提供了合理解释。不过,现有资料没有给出与铵基卤化物钝化剂进行完整、定量的对照数据,也没有分别列出湿热、高温、持续光照和热循环条件下的完整衰减结果。因此,目前最有力的证据是已经展示出的组件效率和可靠性测试,而不是在所有环境应力下都全面优于传统方案的结论。
可靠性:通过IEC 61215和IEC 61730测试
据报道,相关组件通过了IEC 61215和IEC 61730全套可靠性与安全测试。这一点使研究超越了单纯的效率测量,开始回应光伏组件进入实际应用时必须面对的标准化可靠性要求。
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另有报道指出,组件经过2,200小时最大功率点跟踪后,仍保留初始效率的96%。
4这一结果可作为耐久性指标参考,但现有材料没有提供足够细节来还原全部测试条件,也不足以将其与在完全相同条件下测试的晶硅组件进行严格的一对一比较。
关于户外发电表现:目前能确认到什么程度
部分报道表示,在大型地面示范项目中,钙钛矿组件按单位装机容量计算的发电量高于同场址的晶硅组件。
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但现有证据并未充分支持有关2026年3月至5月、1兆瓦钙钛矿系统与3.5兆瓦晶硅系统之间详细对比的全部说法。资料中也没有提供逐月单位容量发电数据,或定量说明这一差异如何随温度和光照强度变化。
因此,更稳妥的结论是:现有来源报告了有利于钙钛矿组件的户外单位容量发电证据,但不足以核实完整的逐月对比,也不足以确认其与天气条件之间的具体数量关系。
如何看待这项成果在研究进程中的位置
这篇《Nature》论文更适合被理解为一项大面积组件与工艺集成方面的里程碑。它不能直接与所有小面积电池、叠层器件,或采用不同面积定义的效率纪录进行横向比较。
现有材料无法核实该团队此前17.2%效率《Science》成果与本次结果之间的具体对照,也无法确认中国科学院被指实现的28.04%认证钙钛矿—有机叠层电池纪录。对于这些说法,在缺少完整论文或其他一手数据的情况下,应暂时视为本组证据未证实的背景信息,而不应直接并入本次平米级组件成果的结论。
结论
南京大学与仁烁光能将2-甲氧基乙醇/1,3-二氧戊环/DMSO三元溶剂体系、真空辅助结晶和羧酸铅表面钝化结合起来,制备出一块0.72平方米、全面积认证效率22.0%、稳态输出158.4瓦的钙钛矿组件。较小的810平方厘米组件则实现了24.0%认证效率,相关组件据报道还通过了IEC 61215和IEC 61730测试。
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这使该研究成为平米级钙钛矿组件领域一项值得关注的放大制造成果。至于其在不同环境下的衰减优势、户外发电表现、温度和光照影响,以及与此前效率纪录和叠层纪录的关系,仍需要完整论文和更多原始数据来作出同等确定性的判断。