1 工作简介

         ——新型3D层流风场结晶技术助力兆瓦级钙钛矿光伏电站成功落地

钙钛矿太阳能电池因其优异的光电性能和低制备成本，被视为下一代光伏技术的重要方向。近年来，钙钛矿太阳能电池（PSCs）在光电转换效率和长期稳定性方面取得了突破性进展，实验室小面积器件的光电转换效率已超过27%，逐步逼近晶体硅电池的理论极限。然而，从实验室突破走向产业化仍面临两大关键瓶颈：一是大面积均匀成膜问题，传统旋涂工艺难以适应规模化生产，而现有替代技术易导致薄膜质量不均；二是大尺寸组件在效率、稳定性和工艺可重复性上难以兼顾，制约了商业化进程。

针对上述重大挑战，杭州纤纳光电科技股份有限公司（纤纳光电）颜步一团队联合浙江大学杨旸团队及浙江理工大学创新性地提出了一种适用于平米级钙钛矿组件结晶的3D层流风场技术，首次系统阐述了稳效协同的平米级钙钛矿组件“效率-稳定性-量产良率”的产业化路径。

研究表明，3D层流风场技术作为一种先进的薄膜沉积方法，通过精确调控层流气流在湿膜表面的流动特性，能够高效且均匀地加速溶剂挥发，促进钙钛矿湿膜的快速、一致干燥。与传统真空闪蒸工艺相比，3D层流风场技术攻克了结晶过程不可控的难关，使薄膜残留溶剂减少90%，有效降低钙钛矿薄膜缺陷，优化结晶形态，从根本上解决了钙钛矿组件生产良率低的问题，并大幅改善了组件的光热稳定性。

图1. 钙钛矿薄膜形成与太阳能电池性能。（左图）3D层流空气罩干燥钙钛矿薄膜的过程示意图。（右图，自上而下）PSM连续生产工艺流程：狭缝涂布工艺与层流空气干燥工艺连续进行；户外运行衰减率：PSM与硅基太阳能电池按等效全日照时数（EFSH）计算的年发电量对比。（背景图）0.5 MWp PSM屋顶光伏系统航拍全景。

基于该技术，纤纳光电建造了全球首条百兆瓦钙钛矿量产线，创下了钙钛矿行业多项世界纪录，所生产的组件良率突破98.5%，所制备的0.7906 m²组件获得15.0%的认证效率，并通过国际电工委员会（IEC）多项稳定性测试。在0.5 MWp钙钛矿光伏电站的实证研究中，组件的单位装机年发电量较同场地硅基组件提升29%。该技术不仅可有效抑制因干燥不均引起的针孔、结晶不一致等问题，还能在更大面积上获得结晶质量优异、致密平整的钙钛矿薄膜，为钙钛矿太阳能电池从实验室走向产业化提供了重要的工艺路径，有望实现高效率与高稳定性的协同提升。

研究成果以“3D laminar flow–assisted crystallization of perovskites for square meter–sized solar modules”为题，发表在《Science》上。杭州纤纳光电科技股份有限公司为第一通讯单位，成为首家在《Science》以第一通讯单位发表研究型论文的中国公司。

2 主要作者简介

第一作者、通讯作者

颜步一，杭州纤纳光电科技股份有限公司首席技术官、联合创始人，担任中国光伏行业协会理事、中国光伏行业协会标准化技术委员会委员、中国光伏行业协会钙钛矿专委会副主任委员，浙江省青年创业奖章、浙江省技术发明二等奖获得者。

主要从事新型光电功能材料及能源器件研究，以第一/通讯作者在Science、Science Advances等期刊发表多篇学术论文，授权发明专利63件，主持和参编国家/行业/团体标准11件，主编团体标准1件。已参与国家重点研发计划4项，主持浙江省重点研发计划5项。带领团队14次创造钙钛矿小模组转换效率，2次创造钙钛矿大模组转换效率世界纪录。

通讯作者

姚冀众，杭州纤纳光电科技股份有限公司联合创始人、首席执行官、国家级领军人才、特聘专家、浙江省技术发明二等奖获奖人、第十六届杭州市十大杰出青年。

主要从事新型光电功能材料及能源器件研究，以第一/通讯作者在Science等期刊发表多篇学术论文。

通讯作者

杨旸，浙江大学光电科学与工程学院长聘教授、副院长、杭州纤纳光电科技股份有限公司首席科学家、国家杰出青年基金获得者、国家基金委创新研究群体（B类）带头人。

主要从事新型光电材料与高性能器件的基础和应用研究，相关成果发表在 Science、Nature Materials、Nature Photonics等国际知名期刊上，被提名 2022 中国光学十大进展（基础研究类），是爱思唯尔中国高被引学者和科睿唯安全球高被引学者。

3 原文传递

https://www.science.org/doi/10.1126/science.adt5001