胡笑添&陳義旺Science：激光退火突破大氣制備瓶頸！鈣鈦礦組件效率24%+20秒快結(jié)晶

與通過旋涂制備的小面積鈣鈦礦薄膜需要在惰性氣氛中長(zhǎng)時(shí)間熱退火以實(shí)現(xiàn)完全結(jié)晶不同，可印刷鈣鈦礦光伏面臨晶體生長(zhǎng)質(zhì)量與環(huán)境水氧暴露導(dǎo)致降解之間的關(guān)鍵矛盾。

通過南昌大學(xué)胡笑添和陳義旺等人原位掠入射廣角X射線散射分析，我們揭示了熱處理過程中的四階段降解機(jī)制，并識(shí)別出一個(gè)123±18秒的環(huán)境無降解窗口，在該窗口內(nèi)水氧影響得到緩解。激光退火（455納米波長(zhǎng)，20瓦/平方厘米）提供的輻照度比傳統(tǒng)熱方法（0.06瓦/平方厘米）高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，有效防止了6H鈣鈦礦相的積累。

該策略實(shí)現(xiàn)了24.0%（100平方厘米剛性組件）和20.7%（柔性組件）的光電轉(zhuǎn)換效率，代表了可擴(kuò)展鈣鈦礦光伏中報(bào)道的最高值。

研究亮點(diǎn)：

1. 揭示環(huán)境降解機(jī)制并鎖定“無降解窗口”：通過原位GIWAXS分析，首次明確了鈣鈦礦在大氣熱處理過程中的四階段演化路徑，并精準(zhǔn)識(shí)別出123±18秒的關(guān)鍵無降解時(shí)間窗口。

2. 激光退火實(shí)現(xiàn)高效快速結(jié)晶：采用高能量密度（20 W/cm2）激光退火，在20秒內(nèi)完成100 cm2薄膜處理，能量輸入效率比傳統(tǒng)熱退火高兩個(gè)數(shù)量級(jí)，有效抑制6H相形成，提升晶體質(zhì)量。

3. 大面積剛性與柔性組件效率雙破紀(jì)錄：在100 cm2剛性組件和柔性組件上分別實(shí)現(xiàn)24.0%和20.7%的認(rèn)證效率，均為同類可擴(kuò)展器件的領(lǐng)先水平，并展現(xiàn)出優(yōu)異的濕熱與運(yùn)行穩(wěn)定性。

Zhaoyang Chu et al. ,Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules.Science390,905-910(2025).

DOI:10.1126/science.adx9650

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adx9650

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