近日，协鑫集成联合扬州大学在国际知名期刊SCI《Solar RRL》上连发两篇突破性研究成果论文。此前，公司在钙钛矿叠层效率方面已取得显著突破，而今年则将重点聚焦于提升钙钛矿叠层电池的长期稳定性。为此，协鑫集成研究团队重点从钙钛矿材料的稳定性入手，针对制约商业化的核心顽疾，从环境和分子调控的新思路中，探寻出了多个契合材料特性的工艺应用策略，为高效钙钛矿叠层产品的规模化应用扫清障碍。
自钙钛矿技术问世以来，商业化之路就受制于两大核心挑战：一是复杂环境下的结构稳定性不高，二是规模化量产过程中的效率衰减。然而，导致器件性能衰减的关键因素，源于实际制备过程中的材料微观结构问题。无论是铯基二维钙钛矿还是锡铅混合钙钛矿，均存在微观结构无序和不稳定性的顽疾。其中，铯基2D钙钛矿往往面临物相分布杂乱和晶体取向随机的问题，这种无序结构不仅影响载流子传输，更在长期工作环境下易引发相分离，严重削弱器件的稳定性；而锡铅钙钛矿中，Sn²⁺结晶动力学异常迅速且难以控制，其“野蛮生长”会导致薄膜内部产生大量晶界缺陷、锡空位以及界面空洞，这些缺陷成为离子迁移和水氧侵蚀的通道，极大地缩短了器件寿命。
为从源头根治稳定性问题，协鑫集成研究团队提出了湿度辅助的空气退火策略和全新的界面修饰策略。这些方法通过精准调控晶体生长和界面性质，有效抑制了缺陷形成，大幅提升了材料的结构稳定性和环境耐受性，实现了产品性能的跨越式提升。
铯基2D钙钛矿：补足效率短板，稳定性与性能兼具
钙钛矿材料对环境极其敏感，水汽、氧气、高温都会导致其晶体结构分解。因此，高湿度环境是影响产品性能的“头号杀手”。
但协鑫集成研究团队发现，在40%的相对湿度（RH）下进行空气退火，不仅不会破坏薄膜，反而起到了意想不到的协同作用。一方面，空气中的水分促进了添加剂二甲基碘化铵（DMAI）的快速分解与挥发。另一方面，水分子通过氢键作用调节了间隔阳离子（PEA+）的插入动力学。
新制备出的薄膜展现出高度垂直的晶体取向，且物相组成以n＜3 的低 n 值相为主。相比于传统在严苛的氮气环境（N2）中的制备，实现了效率与环境适应性的多维度提升。在无添加剂、无钝化剂的情况下，器件的冠军效率从氮气退火的 5.33% 大幅提升至 15.52%。同时，器件表现出了更强的稳定性。在氮气中储存1300小时后，仍能保持初始效率的90%；在持续最大功率点跟踪（MPPT）运行1200小时后，也仍保持80%以上的初始效率。
对于本就因卓越的热稳定性而受到青睐的全无机铯基钙钛矿太阳能电池来说，新技术策略补足其效率短板，实现了高性能与高稳定性的均衡。
锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿：突破量产壁垒，生命力更持久
针对失控的“结晶速度”，研究锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿叠层电池时，协鑫集成研究团队在埋底界面引入了“分子锚定剂” DBF，DBF分子通过配位强力抓取、氢键辅助稳固的策略精准锁定了前驱体阳离子。这一分子的强大的“锚定”作用成功控制了钙钛矿的结晶窗口时间，为晶体的均匀排列争取了充足的时间。
实验结果显示，通过DBF 的调控，钙钛矿薄膜发生了质的改变：薄膜展现出明显的 (100) 晶面择优生长方向，更有利于载流子的垂直传输；埋底界面粗糙度从3nm锐减至1nm，界面孔洞基本消失、更加平整。
该策略展示出了极佳的商业化可行性，在性能测试中基于此策略的倒置电池表现突出。0.072~cm²的电池器件最高效率可达22.27%，1~cm²的电池器件效率可达 20.66%。
而引入DBF对锡铅（Sn-Pb）混合钙钛矿来说，也意味着更持久的“生命力”。储存方面，在氮气环境下存放1200小时后，器件仍能维持初始效率的94%。环境抗力方面，DBF修饰能显著提高薄膜的抗氧化能力和耐湿性，在潮湿空气中依然表现稳健，有效降低器件环境敏感特性，为大规模制备提供可行性。
对于协鑫集成而言，效率的突破只是起点，真正的硬骨头在于稳定性。如果说此前在叠层效率上的跃升，证明了公司技术路线的领先性；那么今年聚焦于稳定性攻关，则标志着其研发正在从“实验室奇迹”迈向“商业化现实”。 通过对铯基二维和锡铅混合钙钛矿材料的精准调控与巧妙干预，协鑫集成正逐一攻克制约产业化的核心瓶颈，这种“化敌为友、化繁为简”的研发思路也为行业提供了有益启发。正是这种先突破效率、再夯实稳定的研发路径，让企业在下一代光伏技术的竞赛中步伐更加稳健。长远来看，随着钙钛矿叠层电池的效率与稳定性持续攀升，下一代新能源技术正加速走向现实。
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