高效光伏电池依赖原子级平整的晶体界面来高效分离电荷,传统工艺需在昂贵的高真空设备中“慢工出细活”。新兴的钙钛矿材料可用廉价溶液法印刷制备,却面临致命瓶颈:在已结晶的底层薄膜上涂覆第二层时,新溶液的溶剂会侵蚀、溶解底层,导致界面千疮百孔,效率大幅折损。如何用可规模化的溶液法,构筑出媲美真空外延的完美晶体界面,是领域亟待突破的核心难题。
2026年4月22日,吉林大学董庆锋团队在《Joule》上发表了题为“Rapid epitaxial growth of perovskite homojunctions via thermal shock for air-processed photovoltaics”的论文。本研究提出“溶剂介导热冲击外延”策略,在空气中首次实现了钙钛矿3D/3D同质结的快速外延生长。研究者选用遇热溶解度反而下降的2-甲氧基乙醇(2-ME)为溶剂,在刮涂瞬间施加176°C热冲击,使新涂层在毫秒内固化并沿底层晶体取向“外延”生长,彻底规避了界面溶解。
由此制备的同质结展现出近乎完美的(001)晶体取向(赫尔曼取向因子达-0.3643),缺陷态密度较传统薄膜降低近一个数量级。最终器件实现了25.58%的光电转换效率,为同质结钙钛矿电池最高报道值,并在高温高湿及长时间光照等严苛老化测试中展现出卓越的稳定性


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