2024年7月26日，国际著名学术期刊《Science》以南京航空航天大学为第一兼通讯单位发表了国际前沿科学研究院郭万林、张助华和赵晓明等人的研究论文 “Operationally stable perovskite solar modules enabled by vapor-phase fluoride treatment”。
论文发展了一种全新的基于气相的钙钛矿处理方法，不仅突破了过去液相法难以均匀处理大面积器件的局限，而且显著提升了电池的效率和稳定性，研制出面积超过200平方厘米、效率超过18%、持续运行寿命超过4万小时（等效户外运行寿命超25年）的钙钛矿电池，为钙钛矿太阳能电池走向应用奠定坚实的基础。相关关键技术已申请发明专利。
当人类面临气候变暖和能源、水资源短缺的挑战时，发现利用太阳光热的新途径、提升利用太阳光热的能力，成为可预期的未来人类生存和可持续发展的必由之路。郭万林院士团队提出了通过功能材料与水相互作用直接将水中蕴藏的能量转换成电能的水伏效应，开辟了利用太阳光热的新途径。最近，团队又有了新成果：在利用太阳光直接发电的光伏领域协同发力、另辟蹊径，在面向商业化应用的大面积长效稳定钙钛矿电池研究方面取得里程碑式突破。
小面积(<0.1 cm²)金属卤化物钙钛矿太阳能电池(PSC)的光电转换效率已经超过26%，接近基于硅的商业技术水平。然而，PSC面临着长期运行稳定性不足的难题，这使得该领域的研究重点从提升转换效率转向改进运行稳定性。为此，科学家们发展了如液相处理方法等来钝化钙钛矿材料表面的缺陷，抑制材料运行环境下的老化，从而实现了能长达数千小时稳定运行的太阳能电池，但器件的尺寸仅至数平方厘米，无法满足商业化需求。
如何在保持高的效率前提下实现大面积长效稳定的PSC依然是本领域的重大挑战。
通用的基于溶液的钙钛矿处理方法虽然能显著提升小面积器件的效率和稳定性，但是面向大面积器件时却表现不佳，主要原因是这类方法在处理大面积太阳能电池时存在由反应速度不均带来的钝化效果不佳的局限。
论文链接：
https://www.science.org/doi/10.1126/science.adn9453#tab-contributors
