1 工作简介

         ——一种面向柔性光伏的原位添加剂涂层策略

柔性半导体光电子技术是未来信息产业（如可穿戴设备、柔性显示）与能源产业（如建筑光伏一体化、车载能源）的核心方向。然而，有机-无机杂化钙钛矿这类高性能半导体材料在柔性衬底上普遍存在结晶质量不均、埋底界面空洞多、界面接触差等问题，导致严重的非辐射复合与载流子传输损失，使其光电性能与稳定性远落后于刚性器件，成为产业化的关键瓶颈。

南京大学谭海仁教授团队立足半导体材料与器件物理，针对柔性衬底上钙钛矿结晶过程难以控制、埋底界面空洞多、界面缺陷态密度高等核心问题，开发了一种气体淬火辅助的原位添加剂涂层技术。该技术的核心科学价值在于：通过精准控制 “涂覆窗口” ，利用甲基氯化胺（MACl）构建的Cl-DMSO配位通道，促使苯乙胺阳离子（PEA⁺）穿透至器件的埋底界面，实现了体相与界面的双重缺陷钝化、残余溶剂的定向排出以及晶粒的均匀化生长。这等同于一次完成“界面改性”与“体相钝化” ，成功在柔性衬底上制备出无空洞、低缺陷态密度、高均匀性的宽带隙钙钛矿薄膜。

基于此工艺突破，我们制备的柔性全钙钛矿串联太阳能电池取得了27.5%的冠军效率（0.049 cm²），其大面积模块（20.26 cm²）认证效率高达23.0%，几何填充因子达95.8%，均为该领域的最高性能指标。该柔性半导体器件展现出卓越的服役可靠性：在10,000次弯曲循环（曲率半径10 mm）后仍保持97.2%的初始性能，并具备优异的运行稳定性（T80=715 h）、热循环稳定性（-40 °C ↔ 85 °C，T80=200 cycles）与紫外辐照稳定性（相当于户外照射1300 h仅降低4%）。

本成果不仅显著缩小了柔性与刚性钙钛矿光电器件的性能差距，更通过狭缝涂布工艺在空气中制备出804 cm²的柔性模组，证明了该技术路线的工业化可行性。这项研究为推动柔性半导体光伏在物联网、移动能源、航空航天等领域的规模化商用奠定了坚实的科学与技术基础。

该研究成果以《用于柔性全钙钛矿串联模块的原位涂布策略》（In situ coating strategy for flexible all-perovskite tandem modules）为题，于2025年8月22日在《自然·光子学》（nature photonics）上发表。南京大学博士生李曼亚、南京大学博士后高寒、李禄东副教授为论文共同第一作者，维多利亚大学Makhsud Saidaminov 教授、南京大学李禄东、李永玺、谭海仁教授为通讯作者。

2 主要作者简介

第一作者

李曼亚，南京大学现代工程与应用科学学院在读博士生，于2021年获南京大学新能源科学与工程专业工科学士学位。

致力于面向新能源领域的半导体光电材料与器件方向的研究：柔性钙钛矿及柔性钙钛矿/钙钛矿叠层光伏技术的研发与产业化。

通讯作者

谭海仁，南京大学现代工程与应用科学学院教授、博士生导师，仁烁光能（苏州）有限公司创始人。入选国家海外高层次青年人才引进计划、江苏省“双创人才”及“双创团队”领军人才。国家杰出青年科学基金、第十八届中国青年科技奖、第 28 届 “中国青年五四奖章” 获得者。

长期从事新型光伏材料与器件的研究工作，包括钙钛矿太阳能电池、硅基太阳能电池及新型高效低成本叠层太阳能电池：带领团队通过突破可产业化大面积溶液法制备工艺、开发高效宽带隙与窄带隙钙钛矿材料配方、优化隧穿结技术及新型传输层制备，解决了叠层电池溶剂正交性与漏电难题，攻克了大面积均匀成膜、缺陷态调控、激光热损伤等产业化难题，形成“高效率、低成本、可量产”的全套技术方案。入选“中国科学十大进展”、“中国半导体十大研究进展”，并连续12次入选国际权威效率榜单（《Solar Cell Efficiency Tables》），奠定了在全钙钛矿叠层技术的全球引领地位。在Science, Nature, Nature Energy, Nat. Comm., Adv. Mater.等学术期刊发表论文80余篇，引用9000 余次，入选科睿唯安“全球高被引科学家”。

3 原文传递

https://www.nature.com/articles/s41566-025-01746-6