近日，南京工业大学柔性电子（未来技术）学院、柔性电子全国重点实验室黄维院士团队在全真空热蒸发钙钛矿光伏器件的研究中取得重大突破，相关成果以“Fully thermally evaporated perovskite solar cells based on reverse layer-by-layer deposition”为题发表在《自然·光子学》（Nature Photonics）上。博士生徐雨田为论文第一作者，通讯作者为黄维院士、陈永华教授、夏英东教授和郭庆勋副教授。

近年来，钙钛矿光伏技术（PSCs）因其优异的光电转换效率，在新能源领域展现出广阔的应用前景。热蒸发是现代半导体薄膜与器件制造中最成熟应用最广泛的薄膜沉积技术之一，对推进PSCs的商业化生产具有重要意义。然而，目前基于全真空热蒸发工艺制备的PSCs，其光电转换效率（PCE）仅为20%左右，明显低于溶液法器件水准（>26%）。并且，目前主流的热蒸发PSCs材料体系与器件结构仍不够完善，相关固相扩散反应结晶动力学机制尚不清晰，这严重制约了热蒸发PSCs的性能提升与商业化进程。

针对上述问题，本团队提出了一种反向全真空逐层蒸发制备钙钛矿光伏薄膜与器件的策略。利用自组装分子与甲脒之间的相互作用，率先沉积甲脒氢碘酸盐再沉积金属卤化物，在退火过程中可以促进固相前驱体的高效扩散与反应。借助原位表征与分子动力学模拟，深刻揭示了其由固相前驱体到δ相再到α相的相变过程、自上而下的结晶方向以及温场对固相扩散的重要作用机制。基于以上方法与理解，团队采用完全热蒸发工艺成功制备了反式（p-i-n）结构PSCs，小面积（0.066 cm²）器件的PCE达25.19%，大面积（1.00 cm²）器件的PCE达23.38%，为目前报道的全真空热蒸发PSCs最高水准，该器件在最大功率点连续工作1000小时后仍能保持初始效率的95.2%。该工作得到了国家自然科学基金委基础科学中心、杰出青年科学基金、区域联合基金重点项目、省自科基金项目、苏州实验室开放课题的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41566-025-01768-0

作者：柔性电子（未来技术）学院；审核：马明辉、陈永华