他，融資數億，登上《人民日報》頭版頭條，再發Science，第七篇正刊，持續推進產業化！

譚海仁，南京大學現代工程與應用科學學院教授、博士生導師，國家重點研發計劃首席科學家。入選國家杰青（2023）、“海外高層次人才計劃”（2018）、江蘇省“雙創人才”與“雙創團隊”領軍人才，先后獲得中國青年五四獎章（2024、2023）和中國青年科技獎（2024）。在 Science（4）、Nature（3）、Nature Energy、Adv. Mater. 等期刊發表論文 100 余篇，被引用逾 1.9 萬次，多次入選科睿唯安“全球高被引科學家”，相關成果入選“中國科學十大進展”“中國光學十大進展”“中國半導體十大進展”。他積極推動科研成果產業化，創立“仁爍光能（蘇州）有限公司”，完成數億元 A 輪融資，建成全球首條大面積全鈣鈦礦疊層電池研發線并投產 150 MW 鈣鈦礦光伏量產線，推動新型鈣鈦礦光伏技術落地。《人民日報》頭版重點報道其“150 兆瓦鈣鈦礦光伏原創成果”項目，取得廣泛社會影響。

綠色溶劑+邊緣保護，讓鈣鈦礦組件真正走向商業化

在邁向可持續能源的進程中，鈣鈦礦太陽能電池雖然以高效率、低成本著稱，但商用化道路卻被三大難題層層阻礙：其一，現有制備依賴 DMF 等高毒性溶劑，不利于大規模綠色制造；其二，大面積涂膜常伴隨結晶不均、邊緣缺陷，導致組件總面積效率嚴重掉隊；其三，長期穩定性仍難以滿足光伏行業嚴格的 IEC 認證要求。如何在低毒溶劑體系下獲得均勻、高結晶質量、可大面積制造的鈣鈦礦薄膜，成為產業化前最關鍵的一道“坎”。

在此，南京大學譚海仁教授、肖科聯合國防科技創新特區常超教授提出了一套完整解決方案：團隊開發出由 γ-戊內酯（GVL）/2-甲基四氫呋喃（2-MeTHF）/DMSO 構成的綠色溶劑體系，并提出溶劑限制型邊緣保護策略（SCEP），在常溫空氣環境下成功制備面積達 7200 cm2 的高質量鈣鈦礦組件，實現 17.2% 的穩態總面積效率（NREL 認證），同時順利通過IEC 61215 全部可靠性測試（TüV 認證）。研究展示了鈣鈦礦從“實驗室明星”向“商用電池”跨越的可行路徑。相關成果以“Improved solvent systems for commercially viable perovskite photovoltaic modules”為題發表在《Science》上，Yinke Wang，Ye Liu，Xin Luo為共同第一作者。

綠色溶劑體系如何讓鈣鈦礦薄膜更致密？

文章首先用圖 1展示了槽式涂布結合真空干燥（VCD）的工業化制備流程。然而傳統 DMSO/GVL 體系因蒸發速率慢、協調性強，殘留溶劑不易被抽離，在截面 SEM 中可見明顯的底部空隙（圖1B），導致薄膜與 NiOx/FTO 的界面結合不良。為解決這一問題，研究引入高揮發性、弱配位、且來源可持續的綠色溶劑 2-MeTHF，其加入顯著促進 GVL 的蒸發，使得薄膜底部空洞消失，界面更加緊密（圖1B）。 圖1C–1D 展示了溶劑體系在中間相和蒸發行為層面的變化：2-MeTHF 的加入加速前驅體溶劑抽離，使 α 相成核更早、更均勻，并抑制 δ 相出現；而相圖顯示 2-MeTHF 顯著降低了混合溶劑體系的沸點，進一步擴大加工窗口。FTIR 和 NMR（圖1E–1F）進一步揭示：GVL 與鈣鈦礦中的 FA? 有強相互作用，但當 2-MeTHF 加入后，這種配位作用減弱，使其在退火中更易被完全排出。圖1G 則以示意圖總結了機制：2-MeTHF 通過改變溶劑—前驅體配位平衡、提升整體揮發性，使薄膜結晶質量顯著提升。

圖1： 展示綠色 GVL/DMSO/2-MeTHF 溶劑體系如何改善鈣鈦礦結晶、提升薄膜致密性與界面質量。

邊緣缺陷怎么破？SCEP 給出工業級解法

大面積涂布中最棘手的問題之一是“邊緣先結晶”。圖2A–2B 表明：未處理的前驅體溶液在邊緣蒸發過快，導致結晶過早、產生粗糙表面；而加入表面活性劑 TAC 后，溶液表面張力下降，蒸發更均勻，邊緣結晶得到抑制，從而為大面積均質薄膜奠定基礎。接著，團隊通過太赫茲光譜（圖2C–2E）證明：采用 SCEP 的薄膜具有更高載流子遷移率（67 vs. 42 cm2V?1s?1）、更長擴散長度（0.54 vs. 0.48 μm），表明缺陷更少、晶粒更優。圖2F–2H 展現了薄膜在中心與邊緣的晶體質量和光致發光表現：控制組邊緣明顯退化，而 SCEP 處理后兩者幾乎一致，PL 強度和壽命也更高。這意味著 SCEP 不僅解決邊緣問題，也提升整體光電性能。

圖2： 通過 SCEP 策略解決大面積涂膜邊緣缺陷，并顯著提升載流子動力學與薄膜均勻性。

7200 cm2 商用組件效率如何做到 17.2%？

圖3A 展示了最終制備的 120×60 cm2 大面積組件實物。圖3B–3C 的 PL 與 EL mapping 清楚顯示：SCEP 組件的輻射復合均勻、亮度一致，而傳統組件邊緣明顯偏暗。 在不同面積下的效率（圖3D）中可以看到：20.25 cm2 → 1017.5 cm2 → 7200 cm2，SCEP 組件的效率僅小幅下降，顯示其優異的可擴展性；而使用相同工藝的控制組降幅更大。圖3E 進一步證實了中心/邊緣的 JSC 一致性，SCEP 的空間均勻性明顯更佳。圖3F–3G 展示了 127 塊組件的統計數據與 J–V 曲線，SCEP 模塊的平均效率和穩定性均顯著優于對照組。最終，圖3H 給出了最強證據：NREL 認證的穩態功率輸出：17.2%（總面積 7200 cm2），成為迄今難得的真正商業面積鈣鈦礦組件認證記錄。

圖3： 示范 7200 cm2 大面積組件的效率、均勻性與產線可重復性，并獲得 NREL 認證的 17.2% 穩態效率。

通過 IEC 61215 全項測試，真正意義上的“可商用”

長期穩定性一直是鈣鈦礦的“阿喀琉斯之踵”。圖4A–4D 展示了 MPPT、紫外老化、熱循環、濕熱等全部 IEC 項目的表現： 控制組在這些測試中大幅衰減，而 SCEP 模組始終保持 >96% 的性能，甚至在 1000 小時濕熱后仍維持 100% 輸出。圖4E 顯示其溫度系數僅 –0.11%/°C，優于主流硅電池。圖4F–4G 展示 SCEP 組件在熱點測試與 PID（±1500V）測試中的出色表現，幾乎無衰減。這些數據說明：優化的溶劑體系 + SCEP 策略不僅提升效率，更從根本改善了長期穩定性，使鈣鈦礦組件首次滿足完整工業認證。

圖4： 展示組件順利通過 IEC 61215 穩定性測試，包括 MPPT、熱循環、濕熱、PID 等關鍵項目。

總結與展望

該研究建立了一條真正可走向工廠的鈣鈦礦制備路線：綠色溶劑體系解決環境與健康問題；SCEP 策略解決大面積成膜不均與邊緣缺陷；最終在空氣環境下制備出可認證的商用級 7200 cm2 模塊，效率達 17.2%，并順利通過 IEC 61215 全項測試。未來，這一策略將推動鈣鈦礦從“實驗室效率競爭”進入“工業化全面競爭”的新階段，加速其在光伏電站、分布式能源等場景中的真實落地。