近日，我组杨栋研究员团队联合大连交通大学张志华教授团队在空气环境刮涂制备钙钛矿太阳能电池方面取得新进展。针对刮涂过程中钙钛矿湿膜易受水氧侵蚀的关键难题，团队提出一种表面限域策略，通过在结晶初期原位形成动态保护层，为钙钛矿结晶赢得关键的“时间窗口”。

刮涂技术被视为钙钛矿太阳能电池产业化的主流技术路线之一，但其在开发空气中的制备面临严峻挑战。从涂布完成到高温退火之间的数秒至数十秒窗口期内，湿膜中的钙钛矿前驱体中间相极易受到水氧攻击而分解，导致薄膜质量劣化。在本工作中，团队通过引入二丙胺三氟乙酸盐（DPTA），在刮涂过程中自发迁移至湿膜表面并快速自组装，形成一层致密的动态保护层。该保护层在退火前可以有效屏蔽环境水分和氧气的侵蚀，同时允许内部溶剂有序挥发，从而保护了关键的PbI₂•NMP中间相，进而引导钙钛矿产生理想的相转变。

实验表明，DPTA处理后的钙钛矿薄膜即使在相对湿度为85%的空气中刮涂，依然能保持相对高质量的结晶。基于该策略制备的刚性小面积钙钛矿太阳能电池获得了26.14%的光电转换效率（认证为25.75%），且未封装器件在最大功率点连续运行1300小时后仍保持93.11%的初始效率。团队进一步将该策略应用于100×100 mm²的大面积组件，实现了22.72%的组件效率。本工作提出表面限域调控钙钛矿的预退火结晶过程，将传统上视为不利因素的环境湿度，通过分子添加剂的动态保护转化为可工业化操作的窗口，为钙钛矿光伏技术在真实开发环境中的规模化生产提供了切实可行的解决方案。

相关研究成果以“Surface-confined protection stabilizes pre-annealing crystallization for ambient blade-coated perovskites”为题，于近日发表在《自然通讯》（Nature communications）上。该工作的第一作者是我组助理研究员段连杰。上述工作得到中国科学院B类先导专项、国家自然科学基金、我所与沈阳自动化研究所联合基金等项目的资助。