钙钛矿太阳能电池是一种基于钙钛矿结构材料作为光活性层的新型太阳能电池，由于其光电转换效率，并且低成本、易制备的优势，近年来收获了高度关注，成为了光伏领域的研究热点。然而受限于长期运行稳定性存在缺陷，钙钛矿太阳能电池一直无法满足光伏产品的长期使用要求，因此也无法迈向产业化。
而这个问题，在今年似乎得到了解决。就在上个月，南京航空航天大学发布了新成果——该校国际前沿科学研究院开发了更绿色、更具经济性的气相辅助表面重构技术。该技术能够抑制产业级钙钛矿模组在户外环境下的不可逆退化，帮助30 cm × 30 cm钙钛矿模组实现与商用晶硅太阳能电池相当的户外运行稳定性。目前该技术已经以“Vapor-assisted surface reconstruction enables outdoor-stable perovskite solar modules”为题，发表在国际学术期刊《Science》上。
这也是继2024年7月该研究团队开发气相氟化技术实现大面积钙钛矿太阳能电池的均匀稳定化后，在钙钛矿太阳能电池相关技术上的又一次重要突破。与气相氟化技术相比，“气相辅助表面重构”技术对于设备的需求更小，无需借助专用设备，通过气相沉积多齿配体便可以实现钙钛矿表面结构的原位重构，隔离缺陷富集的表面单元，实现离子不可逆迁移的抑制。同时具备了后处理温和、成本更低、过程更绿色的优势。
实验结果显示，经过气相辅助表面重构的太阳能电池，0.16平方厘米单元电池和785平方厘米太阳能模组的功率转换效率分别为25.3%和19.6%。T80寿命内预计循环次数2478次，相当于25℃环境下稳定循环运行6.7年以上，换算成户外使用寿命，理论可达25年，稳定性十分可观。
而除了技术本身外，这项创新技术还探明了钙钛矿结构材料性能永久衰退的本质原因。在研究中，团队发现，钙钛矿模组在昼夜循环中会出现有趣的“可逆衰减”行为，简单来说就是模组在白天工作时会出现性能衰退，但经过夜晚的“休息”又能恢复部分性能。由此切入，研究团队发现，钙钛矿模组内的可逆迁移发生在钙钛矿层内，所引起的性能衰减具有夜间自修复特性，而不可逆迁移涉及离子向电荷传输层或电极的逃逸，是导致器件性能永久性衰退的本质原因。
此外，随着该成果的出现，钙钛矿太阳能电池维持长期运行稳定性成为可能，意味着产业级钙钛矿模组能够实现与硅太阳能电池比肩的户外稳定性，具备了实用价值。同时工艺成本的大幅度下降也让该技术具备了产业化的价值及可能性。这对于钙钛矿太阳能电池而言，相当于迈出了从实验室创新向产业化落地的重要一步。为光伏产业的后续发展，打下了新的基础。
