【仪表网 研发快讯】近日，南京大学谭海仁教授团队联合南京大学苏州校区李永玺教授、加拿大维多利亚大学、仁烁光能(苏州)有限公司(简称“仁烁光能”)发表突破性研究成果。团队首创“气淬辅助的原位涂层技术”，制备转化效率达27.5%的柔性全钙钛矿叠层太阳能电池，并成功实现放大制备，大面积柔性叠层模组认证转化效率达23.0%，创双项世界纪录，大幅缩小了柔性与刚性钙钛矿电池的效率差距。
柔性钙钛矿太阳能电池是新一代光伏技术的核心方向。然而，长期以来，柔性基板上的器件制备往往依赖于旋涂设备结合反溶剂工艺，难以制备均匀、高质量的钙钛矿薄膜，导致其能量转换效率(PCE)远低于刚性电池，尤其是大面积模组的效率差距更为显著，成为产业化的 “卡脖子” 难题。
“基础研究必须带着产业视角解题”该研究的牵头人、南京大学教授谭海仁强调，“高校擅长从分子机制、材料特性等基础层面突破，企业则更懂实际应用需求 —— 比如环境条件(常压常温)下的产业可行性与实验室性能，两者必须‘同频共振’。” 谭海仁通过科技成果转化于2021年创办仁烁光能，他深知产学研协同的重要性。
此次研发合作中，南京大学团队创新性地开发了“原位添加剂涂层策略”，在连续气体淬火条件下，向湿润的钙钛矿薄膜动态引入添加剂，精准调控结晶过程。“柔性模组的制备就像在粗糙的帆布上作画，溶剂挥发时极易形成裂纹和孔洞，而我们的研究则像是为了对薄膜进行‘修复术’”论文第一作者李曼亚比喻道，“通过离子通道可以精准的输送添加剂到缺陷处，尽可能地提升柔性基板上的薄膜质量。”
仁烁光能在本次研发中负责了工艺创新和资源支撑：“实验室的小面积工艺无法套用至大面积模块——基板平整度、涂层速度、气体流量的微小波动，都会导致薄膜质量不均。”仁烁光能研发专家、南京大学博士后肖科说，“仁烁光能拥有全球最先进的全钙叠层设备和工艺技术，在本次合作研发中，仁烁光能仅用了不到一个月的时间就将实验室研发的"动态结晶控制"技术转移到工业级狭缝涂布设备上，在30×40cm²的柔性基板上实现宽带隙薄膜的单次成型。
本次校企合作结出了丰硕果实：小面积(0.049 cm²)柔性全钙钛矿叠层电池的能量转换效率达到 27.5%，首次实现的大面积模组(20.26 cm²)经认证效率达 23.0%，均刷新同类器件的世界纪录。更重要的是，这项研究基于模组尺寸展示了优异的机械稳定性：在10毫米弯曲半径下(相当于1%拉伸应变)可以承受10000次折叠，保持初始效率97%以上。同时，热循环条件、MPPT(最大功率点追踪)条件、紫外预处理条件下的模组也分别展示出稳定性改进效果。“这可以使柔性光伏真正具备实用价值，因为我们是基于要落地的目标去寻找解决方案的”论文共同通讯、南京大学李永玺教授强调。
成果价值：全面开启曲面轻质能源市场拓荒之旅
柔性全钙钛矿叠层太阳能电池具有轻量化、低成本、可弯曲、高效率等特性，具有广阔的市场前景。仁烁光能将以此为始，进一步深化量产工艺，针对不同场景，陆续推出不同类型的柔性钙钛矿光伏组件。在建筑领域，将通过开发建筑光伏一体化(BIPV)产品，美化建筑、点亮城市的同时，悄无声息地实现城市建筑的能源化变革；在移动消费领域，开发便携移动电源，为手机、新能源汽车、检测设备、乃至人体智能服装在户外提供电力；在航空航天领域，通过贴附或独立成翼，满足无人机、航天器的能源需求。
习近平总书记强调，“要实施好基础学科和交叉学科突破计划，打造校企地联合创新平台，提高科技成果转化效能”。本项科研合作正是当下校企联合创新实践的缩影。南京大学课题组重在基础研究和技术原始创新；仁烁光能意在满足市场需求，持续推动量产工艺优化。虽研究方向、科研资源方面各有侧重、各有优势，但创新致用是双方共同的目标。2023年，南京大学同仁烁光能共建了“钙钛矿光伏校企联合实验室”，仁烁光能以技术合作开发方式开启了校企联合创新之路。在具体合作研发中，双方通过项目人员联合办公、每日会商总结等方式在彼此之间建立了稳定高效的沟通机制。本次科研合作中，双方都基于产业化导向，从基础研究和规模工艺角度进行交叉研究、互相支撑。
“科技创新不能‘关起门来搞’，产业创新也不能‘摸着石头过河’”谭海仁教授总结道，“柔性钙钛矿技术的突破，本质是‘学界出题、产研解题、企业答题’的协同结果。该成果在国际顶级期刊《自然·光子学》(Nature Photonics)发表。未来，我们将继续深化“基础研究突破 — 中试放大 — 产业转化”的合作模式，为全球可再生能源发展提供中国方案。”
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