南京航空航天大学的国际前沿科学研究院传来振奋人心的科研消息。郭万林教授与赵晓明教授带领的团队，在钙钛矿太阳能电池领域取得了重大突破。继去年成功开发气相氟化技术后，团队再次在《Science》期刊上发表研究成果，揭示了一种名为“气相辅助表面重构”的新技术。
这项新技术不仅绿色环保，而且经济高效，为产业级钙钛矿模组在户外环境下的稳定运行提供了解决方案。团队通过这种方法，首次在30厘米×30厘米的钙钛矿模组上实现了与商用晶硅太阳能电池相当的户外运行稳定性。
郭万林教授团队长期致力于太阳能电池的研究，他们提出了一种全新的水伏效应，通过功能材料与水的相互作用，直接将水中的能量转换为电能。在此基础上，团队进一步探索了钙钛矿电池向商业化应用迈进的关键技术，开发出气相后处理法，使得制备大面积、高质量的钙钛矿电池模组成为可能。
单晶硅太阳能电池作为目前主流的太阳能产品，其制备过程复杂且需要高温。相比之下，金属卤化物钙钛矿太阳能电池的制备温度较低，但长期运行稳定性一直是其商业化应用的主要障碍。尽管小面积的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率已经很高，但产业级大面积模组的寿命却远低于商用晶硅太阳能电池。
为了解决这一问题，郭万林教授团队开发出的“气相辅助表面重构”技术，无需专用设备，仅通过气相沉积多齿配体，即可实现钙钛矿表面结构的原位重构。这种方法有效隔离了缺陷富集的表面单元，抑制了离子的不可逆迁移，从而显著提升了钙钛矿电池的稳定性。
经过气相辅助表面重构的钙钛矿太阳能电池，不仅光电转换效率更高，而且稳定性更强。单元电池和太阳能模组的光电转换效率分别达到了25.3%和19.6%。在光/暗循环加速老化测试中，模组的预计T80寿命达到了2478次循环，相当于在25℃环境下循环运行超过6.7年，这是目前报道中最具稳定性的钙钛矿模组。
为了进一步验证钙钛矿模组的户外稳定性，团队在高温高湿的夏季进行了对比测试。结果显示，产业级钙钛矿模组展示出与商用晶硅太阳能电池相当的稳定性。由于钙钛矿电池具有较低的温度系数，其在高温条件下的功率保持率甚至优于晶硅太阳能电池，这进一步证明了钙钛矿太阳能电池实际应用的可能性。
为了深入探究稳定性提升的机制，团队在光/暗循环条件下分析了钙钛矿薄膜表面形貌的演变和元素分布情况。他们发现，经过气相辅助表面重构的薄膜展现出更强的可逆恢复行为，这证实了气相辅助表面重构有效阻断了碘离子向电子传输层的不可逆迁移路径，从而维持了界面结构的均匀性与致密性，显著提升了材料的稳定性。
这一突破性成果标志着钙钛矿光伏技术从实验室创新向产业化落地迈出了重要一步。团队表示，他们将继续深化研究，推动钙钛矿太阳能电池技术的进一步发展，为可再生能源领域贡献更多力量。
