严质资讯｜浙大AFM新成果：刮涂钙钛矿电池效率突破25%，规模化应用再提速

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在光伏技术向“高效化与低成本化”协同发展的进程中，钙钛矿太阳能电池因优异的光电转换性能成为研究热点。其中，α相甲脒铅碘（α-FAPbI3）钙钛矿凭借~1.48 eV的理想带隙，接近Shockley–Queisser极限（理论效率上限），具备极高的光伏应用潜力。然而，如何通过可规模化制备工艺（如刮涂法）构建高性能器件，是制约其商业化进程的核心瓶颈。近日，浙江大学吴浩天、傅伟飞、吴刚及陈红征团队在《Advanced Functional Materials》发表的研究成果，为解决这一问题提供了突破性技术路径。

核心痛点：刮涂工艺下的“适配难题”

α-FAPbI3钙钛矿的光伏潜力已得到广泛验证，但在倒置电池结构中，采用刮涂法（工业化量产的优选工艺之一）制备时，其性能难以充分发挥。核心原因在于空穴传输层（HTL）与刮涂制备的α-FAPbI3薄膜界面匹配性差——传统自组装分子（SAM）作为空穴传输层材料时，在刮涂剪切力作用下易发生聚集、基底覆盖不均，导致界面缺陷密度升高，显著影响电荷分离效率与器件长期稳定性。

图：Me-4PACz 分子结构与器件性能分析

该问题直接阻碍了α-FAPbI3钙钛矿从实验室原型向产业化产品的转化。相较于实验室常用的旋涂法（制备成本高、难以大面积扩展），刮涂法具有操作简便、生产效率高、适配大面积制备等优势，但其对功能层材料的分散性、界面结合能力提出了更高要求。

技术突破：混合SAM策略实现“四合一”效应

图：ITO 修饰分子的 KPFM 及 XPS 表征

针对空穴传输层与刮涂工艺的适配难题，浙大团队提出混合自组装分子（混合SAM）策略，通过将氨基酸衍生物（1-胍基乙酸）与传统自组装分子复合，成功实现空穴传输层与α-FAPbI3活性层的全程刮涂制备。该策略通过分子间相互作用调控界面特性，实现了“增强锚定、改善成膜、缺陷钝化及优化能级对齐”的四合一功能，从根本上解决了传统SAM在刮涂工艺中的应用瓶颈。

图：Me-4PACz 体系的 GIXD、AFM、GIWAXS 表征

以1-胍基乙酸为共组装组分的器件表现出优异性能：3.5 mm²小面积器件的光电转换效率（PCE）达25.43%，6.25 cm²迷你组件效率达22.94%，均刷新了刮涂法制备倒置α-FAPbI3钙钛矿电池的效率纪录。在稳定性测试中，未封装器件于85±2°C氮气氛围下进行最大功率点（MPP）追踪，热老化3048小时后效率保持率仍达90.4%，显著优于传统SAM基对照器件。

产业价值：为规模化量产铺路

浙大团队的研究成果在产业化落地层面具有重要价值：其一，全程刮涂工艺成熟可控，无需依赖高精度旋涂设备，可有效降低生产设备投入与制造成本；其二，所用1-胍基乙酸、传统SAM等材料合成难度低、易规模化获取，为后续量产提供了物料保障。

图：PSCs 器件的 J-V 曲线、性能及稳定性表征

从应用场景来看，高性能α-FAPbI3钙钛矿电池可广泛适配光伏建筑一体化（BIPV）、便携式能源设备等领域，尤其在柔性光伏组件中具备独特优势。该研究破解了刮涂工艺下的界面适配难题，为α-FAPbI3钙钛矿电池的规模化商业化应用奠定了重要基础。

性能验证：光电特性优化的“关键支撑”

光伏器件的效率突破与性能优化，依赖于对光电特性的精准表征与量化分析。混合SAM策略对界面能级对齐的调控、缺陷钝化效果的提升，均需通过专业检测设备转化为可量化的光电参数，为工艺优化提供科学依据。在此过程中，太阳能电池量子效率测试系统是核心表征工具——上海严质设备检测有限公司的太阳能电池量子效率测试系统，可为这类研究与生产提供专业技术支撑。

严质太阳能电池量子效率测试系统，核心功能是精准表征太阳能电池的光电响应特性，其技术优势与浙大团队的研究需求高度匹配，具体体现在以下三方面：

■ 核心参数精准量化：可精确测量器件的外部量子效率（EQE）与内部量子效率（IQE），定量分析α-FAPbI3钙钛矿在紫外-可见-近红外光谱范围内的光吸收效率与电荷分离效率，直接验证混合SAM策略对器件光电性能的提升机制。

■ 宽技术路线适配性：不仅兼容晶硅太阳能电池测试，更可精准匹配钙钛矿、钙钛矿/晶硅叠层等新兴光伏技术，满足浙大团队及同类研究中对α-FAPbI3基器件的专项测试需求。

■ 全流程研发支撑：通过单色仪产生高单色性光源照射样品并同步采集光电响应数据，助力科研人员分析SAM组分、刮涂参数等变量对器件光谱响应的影响，覆盖从材料筛选、工艺优化到量产质量管控的全流程。

从α-FAPbI3钙钛矿的工艺革新，到各类新型光伏材料的性能突破，精准的光电表征始终是技术迭代的核心支撑。严质设备深耕光伏全产业链检测需求，以专业化的设备与服务，为科研机构与企业搭建“研发-优化-产业化”的技术桥梁。若您的团队在钙钛矿、叠层电池等领域有量子效率测试需求，欢迎随时交流探讨。

原文参考：

Spin-Coating Free Fabrication of α-FAPbI3-Based Efficient Inverted Perovskite Solar Cells via Mixed Self-Assembled Molecules

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