导读：钙钛矿太阳能电池产业化进程中，膜层制备装备适配性差、量产效率低、柔性器件规模化难等问题，始终是制约行业发展的关键瓶颈。近日，南方科技大学许宗祥教授团队完成重要工艺装备革新，研发出适配工业化量产的快

钙钛矿太阳能电池产业化进程中，膜层制备装备适配性差、量产效率低、柔性器件规模化难等问题，始终是制约行业发展的关键瓶颈。近日，南方科技大学许宗祥教授团队完成重要工艺装备革新，研发出适配工业化量产的快速浸泡涂布技术及配套自组装单分子层（SAM）材料体系，成功兼顾光伏器件高性能与产线高效率，为钙钛矿光伏规模化、柔性化、绿色化量产提供了全新装备解决方案。相关成果已发表于《Nature Synthesis》。

选择性接触层是决定钙钛矿电池转换效率与量产良率的功能膜层。当前科研领域普遍采用旋涂设备制备SAM薄膜，虽能产出高小样，但装备固有缺陷难以适配工业化生产：对基底平整度、尺寸要求严苛，材料损耗大、利用率低，无法适配大尺寸基板与柔性异形基底加工，存在明显量产短板。


在工业量产场景中，浸泡涂布设备凭借结构简单、批次一致性好、耗材利用率高的优势，被行业视为替代旋涂工艺的量产路线。但传统浸泡工艺存在致命短板，数小时的制备时长严重拖累产线节拍，且成品光电转换效率普遍低于旋涂工艺，长期陷入“能量产、性能差”的困境，迟迟无法商业化落地。


为破解量产效率与器件性能无法兼顾的行业难题，南科大团队从材料结构与工艺参数双向突破，设计出新型非对称结构SAM材料OB-PhpPACz。通过优化苯并咔唑刚性骨架与甲氧基取代基结构，有效提升分子堆积密度与成膜质量，同时搭配乙醇-水复合绿色溶剂体系，强化分子自组装动力学，彻底解决了传统浸泡设备成膜慢、膜层均匀性差、性能不稳定等痛点。


此次技术革新实现了制备制程的跨越式升级，将传统数小时的浸泡制膜工艺压缩至5分钟，大幅提升产线生产效率，完全适配连续化工业生产。该工艺无需对现有涂布设备进行复杂改造，依托通用量产设备即可制备高品质薄膜，显著降低产线升级与设备投入成本。


实测数据显示，这套新工艺装备体系量产性能优异。刚性小面积器件效率达27.23%，稳态效率26.69%；12cm2组件模组效率达23.25%，优于传统旋涂工艺模组。在柔性器件领域，装备适配优势尤为突出，75cm2大面积柔性器件仍可实现16.60%的光电转换效率，远超旋涂工艺的11.11%，突破了柔性光伏大面积量产的设备壁垒。


此外，该技术具备突出的绿色量产优势，功能溶液可重复使用20次，有效降低耗材损耗。通过纯水超声工艺可实现器件各层结构无损分离，回收复用基底制备的电池效率仍超26%，构建了可循环、低成本的量产体系。业内表示，该成果打通了钙钛矿光伏实验室技术与工业化装备量产的壁垒，为行业规模化落地提供了高适配、低成本、可持续的全新技术路径。