近日，中国科学院大连化学物理研究所杨东教授和刘胜忠教授领导的团队在钙钛矿太阳能电池(PSC)研究领域取得重要进展，相关成果发表于《焦耳》杂志。该研究通过创新策略解决了钙钛矿太阳能电池制造中的关键难题，为高性能钙钛矿太阳能技术的商业化应用带来新希望。

钙钛矿太阳能电池凭借效率高、制造成本低的优势，成为下一代光伏技术的有力候选。在现有制造方法中，印刷技术因其兼容大规模连续生产的特点，成为首选的工业化途径。然而，常用作电子传输层的SnO₂纳米颗粒在印刷过程中易聚集，导致成膜不均匀。这一现象会在钙钛矿层中引入结晶缺陷，形成界面电荷传输屏障，对进一步提升电池效率构成挑战。

为解决这一问题，研究团队将四甲基氯化铵(TMACL)引入SnO₂前驱体胶体溶液中。TMACL利用静电相互作用，有效“锚定”了SnO₂纳米颗粒，抑制其团聚，提高了整体胶体稳定性。实验数据显示，涂层薄膜的表面粗糙度降低了32%，针孔缺陷也得到最大程度减少。

此外，TMACL中的氮原子与钙钛矿层中的铅离子形成化学键，充当“分子胶”，将电子传输层与钙钛矿吸收层紧密结合。这种强大的界面连接使界面缺陷密度降低了40%，并显著提高了电荷提取效率。

通过这种“分子胶”策略，研究人员成功弥合了实验室规模与大面积器件之间的性能差距。他们完全基于涂层工艺制备了孔径面积为57.20 cm²的钙钛矿模块，实现了22.76%的光电转换效率，认证效率为21.60%。未封装的器件在常温常压下运行1500小时后，仍保持了初始效率的93.25%，性能优于采用传统方法制备的器件。

值得一提的是，该策略在柔性钙钛矿太阳能电池中也展现出良好效果。相同面积的柔性模块效率超过20%，且在500次弯曲循环后仍能保持初始性能的95.3%，凸显了其在可穿戴电子、车载光伏等新兴场景中的应用潜力。

该策略还可与可扩展的涂层和印刷工艺无缝集成。与传统的旋涂工艺不同，印刷工艺能连续制造米级薄膜，材料利用率超过90%，能耗降低50%。此外，由于TMACL是广泛使用的工业试剂，其成本仅为传统界面改性材料的十分之一，且无需额外加工步骤。

刘胜忠教授表示：“我们的研究降低了大规模生产的门槛，为高性能钙钛矿太阳能技术的商业化应用铺平了道路。”这一成果有望推动钙钛矿太阳能电池在更广泛领域的应用，助力清洁能源的发展。

更多信息：Xuejie Zhu 等，《用于环境全叶片钙钛矿太阳能模块的界面分子锚》，Joule (2025)。