近日，南京工业大学柔性电子（未来技术）学院、柔性电子全国重点实验室黄维院士团队在全真空热蒸发钙钛矿光伏器件的研究中取得重大突破。10月21日，相关成果以“基于反向逐层沉积的全真空热蒸发钙钛矿太阳能电池”为题发表在《自然·光子学》。博士生徐雨田为论文第一作者，通讯作者为黄维院士、陈永华教授、夏英东教授和郭庆勋副教授。

“钙钛矿光伏相对于传统的晶硅技术，转换效率更高、制备成本更加低廉。热蒸发制备钙钛矿具有大面积均匀、重复性高、产业化兼容等优势，非常适合商业化生产。”陈永华说。

近年来，钙钛矿光伏技术在新能源领域中展现出广阔的应用前景。热蒸发是现代半导体薄膜与器件制造中最成熟应用最广泛的薄膜沉积技术之一，对推进钙钛矿太阳能电池的商业化生产具有重要意义。然而，目前基于全真空热蒸发工艺制备的钙钛矿太阳能电池，其光电转换效率仅为20%左右，明显低于溶液法器件大于26%的水准。并且，目前主流的热蒸发钙钛矿太阳能电池材料体系与器件结构仍不够完善，相关固相扩散反应结晶动力学机制尚不清晰，这严重制约了热蒸发钙钛矿太阳能电池的性能提升与商业化进程。

针对上述问题，黄维院士团队提出了一种反向全真空逐层蒸发制备钙钛矿光伏薄膜与器件的策略。利用自组装分子与甲脒之间的相互作用，率先沉积甲脒氢碘酸盐再沉积金属卤化物，在退火过程中可以促进固相前驱体的高效扩散与反应。借助原位表征与分子动力学模拟，深刻揭示了其由固相前驱体到δ相再到α相的相变过程、自上而下的结晶方向以及温场对固相扩散的重要作用机制。基于以上方法与理解，团队采用完全热蒸发工艺成功制备了反式（p-i-n）结构钙钛矿太阳能电池，小面积器件的光电转换效率达25.19%，1.00 平方厘米的大面积器件的光电转换效率达23.38%，为目前报道的全真空热蒸发钙钛矿太阳能电池最高水准，该器件在最大功率点连续工作1000小时后仍能保持初始效率的95.2%。

该工作得到了国家自然科学基金委基础科学中心、杰出青年科学基金、区域联合基金重点项目、省自科基金项目、苏州实验室开放课题的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01768-0

作者：柔性电子（未来技术）学院； 审核：马明辉、安众福