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半导体学报(英文)2026年第5期——中文导读:5-6
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研究热点
5 用于钙钛矿光伏组件商业化的改进溶剂体系
钙钛矿太阳能电池因其在实现高功率转换效率、利用低成本原材料以及具备多种制造工艺方面的卓越前景，被广泛认为是下一代光伏技术的变革性力量。然而，其商业化进程仍面临诸多障碍，比如对有毒溶剂的依赖、大面积薄膜沉积的均匀性不足以及运行耐久性有限。传统的钙钛矿墨水通常依赖于高毒性的高沸点非质子极性溶剂，如N,N-二甲基甲酰胺（DMF）和N-甲基-2-吡咯烷酮（NMP）。这些溶剂不仅对环境和健康构成严重威胁，而且由于其蒸发动力学缓慢，还阻碍了诸如卷对卷狭缝涂布等可扩展的高通量制造工艺中的加工速度和钙钛矿薄膜质量。此外，残留溶剂和非均相结晶往往会在钙钛矿薄膜中引入大量缺陷，这会损害所得钙钛矿光伏组件（PPM）的长期稳定性和可靠性，并阻碍其符合商业部署所需的严格标准。因此，建立一种环保且高效的溶剂体系对于使钙钛矿技术在主流光伏市场得到广泛应用至关重要。
南昌大学高分子及能源化学研究院陈义旺、胡笑添教授在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第5期上发表News and views文章“Improved solvent systems for the commercialization of perovskite photovoltaic modules”，简短评论了南京大学谭海仁教授及其团队在《科学》（2025年，390卷，1021-1028页）上发表的一项工作。他们设计了一种采用绿色溶剂（γ-戊内酯（GVL）、二甲基亚砜（DMSO）和 2-甲基四氢呋喃（2-MeTHF））的环保型墨水配方，并将其与溶剂受限边缘保护（SCEP）策略相结合。这种方法提高了钙钛矿薄膜的边缘质量，并在环境条件下降低了缺陷密度，从而实现了高性能PPM的可扩展生产。这些方法使得生产出的7200平方厘米的PPM达到了美国国家可再生能源实验室（NREL）认证的17.2%的稳定效率。此外，可扩展模组通过了TÜV Rheinland认证的所有IEC61215可靠性标准。
该研究采用绿色溶剂不仅解决了环境和监管方面的担忧，而且由于其沸点较低以及优化了工艺流程，还降低了生产过程中的能耗。结合适合大规模卷对卷生产的狭缝涂布技术，所提出的解决方案展现出在未来实现极具竞争力的平准化度电成本的巨大潜力，从而加快钙钛矿光伏的商业化进程。这一努力有助于使钙钛矿组件的可靠性评估、测试方法和产品规格与光伏行业的通用框架保持一致，为钙钛矿光伏标准体系的完善奠定了基础。
图1.（a）模组图像。（b）通过狭缝涂布和真空闪蒸大规模制备钙钛矿薄膜的示意图。由FA0.95Cs0.05PbI3溶于GVL/DMSO混合物组成的钙钛矿墨水的图像。（c）从GVL/DMSO（上图）和GVL/DMSO/2-MeTHF混合物（下图）制备的钙钛矿薄膜的横截面扫描电子显微镜图像。比例尺代表1微米的长度。（d）GVL和2-MeTHF与钙钛矿配位的示意图。（e）对照和SCEP钙钛矿墨水液滴的接触角图像。（f）钙钛矿湿膜溶剂蒸发的示意图。（g）面积为7200平方厘米的最佳对照和SCEP模组的J-V曲线。（h）模组在360秒内经NREL认证的稳定Pmax、Imax和Vmax曲线。（i）累积紫外线照射量为36千瓦时/平方米的紫外线预处理测试。（j）在85 °C和85%相对湿度条件下进行的湿热测试。RH为相对湿度。（k）钙钛矿模组与各种类型晶体硅模组的温度系数比较。Al-BSF为铝背表面场；PERC为钝化发射极和背接触电池；SHJ为硅异质结；TC为温度系数。（l）商业规模钙钛矿组件的热点耐久性测试。
该文章以题为“Improved solvent systems for the commercialization of perovskite photovoltaic modules”发表在Journal of Semiconductors上。
文章信息：
Improved solvent systems for the commercialization of perovskite photovoltaic modules
Zhaoyang Chu, Xiaotian Hu, Yiwang Chen
J. Semicond. 2026, 47(5): 050403 doi: 10.1088/1674-4926/260200446 萤石铁电体中的一维带电畴壁
铁电畴壁传统上被视为二维界面。其中，头对头或尾对尾的“带电畴壁”虽具有导电、机电耦合等丰富功能，却因携带束缚电荷而静电能量较高，通常只能以扩展的二维结构亚稳定存在。若将其进一步压缩到一维原子线，退极化场会急剧增大，因而长期以来被认为几乎不可能实现。
西安电子科技大学陈佳佳、钱浩吉、金成吉等人在最新出版的《半导体学报（英文）》2026年第5期上发表News and views文章“One-dimensional charged domain walls in fluorite ferroelectrics”，简短评论了Zhong 等人（Science, 2026）首次在萤石结构铁电体ZrO2中直接观测到一维带电畴壁(图1)的相关研究。该研究团队利用原子分辨电子显微镜结合原位电场操控，发现头-头型和尾-尾型180°带电畴壁可稳定在单个原子层的线缺陷尺度，厚度仅相当于一个亚晶胞。其稳定机制并非依赖传统的电子屏蔽，而是通过氧缺陷自平衡补偿：正电荷壁吸引过量氧离子，负电荷壁依靠氧空位中和，实现原子级精确的电荷中和。原位电场实验还显示，这些一维畴壁可沿其轨迹移动，且运动与氧离子的协同位移密切相关。
这项发现将“畴壁即是器件”的理念推向原子极限，一维带电畴壁有望作为超高密度的可重构导电通道，为后摩尔时代原子尺度信息存储与逻辑器件提供全新思路，同时也为铁电体中极化、缺陷与拓扑结构的强耦合研究开辟了新前沿。
图1.（a）铁电材料中二维及（b）一维中性畴壁与带电畴壁。（c）具有明确一维带电畴壁的萤石结构铁电体（Hf/ZrO2）原子结构示意图。投影多层电子叠层衍射成像（MEP）相位图，包含（d）三个头-头型一维带电畴壁和（e）三个尾-尾型一维带电畴壁。（f-h）一维带电畴壁运动过程中三个状态下的原子分辨积分差分相位对比扫描透射电子显微镜（iDPC-STEM）图像。白色虚线框标记一维带电畴壁位置，箭头指示畴壁运动方向。（i-k）与（f-h）相对应的原子模型及极化分布图。
该文章以题为“One-dimensional charged domain walls in fluorite ferroelectrics”发表在Journal of Semiconductors上。
文章信息：
One-dimensional charged domain walls in fluorite ferroelectrics
Jiajia Chen, Haoji Qian, Xiaoxi Li, Yan Liu, Chengji Jin, Genquan Han
J. Semicond. 2026, 47(5): 050404 doi: 10.1088/1674-4926/26020026https://blog.sciencenet.cn/blog-3406013-1537668.html
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