近日，西北工业大学柔性电子学院、柔性电子全国重点实验室黄维院士团队，在低成本钙钛矿太阳能电池规模化制备领域取得重大技术突破。团队创新优化全丝网印刷制备工艺，大幅提升电池发电效率与运行稳定性，相关研究成果以“Fluid motion and crystallization control enable air-processed fully screen-printed perovskite solar cells”为题发表于国际顶尖学术期刊《自然·光子学》（Nature Photonics）。论文通讯作者为黄维院士和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陈永华教授、夏英东教授，论文第一作者为西北工业大学柔性电子学院陈畅顺教授。

钙钛矿太阳能电池是新一代光伏技术的核心发展方向，而全丝网印刷工艺凭借工序简单、原材料利用率高、适配工业化卷对卷连续生产等突出优势，是最贴合低成本大规模产业化的制备技术路线。长期以来，该工艺存在明显技术短板，印刷过程中容易出现材料团聚、浆料流动不均、晶体生长不充分等问题，导致电池内部缺陷较多、性能受限，光电转换效率始终难以突破20%，严重制约了技术的落地应用。

为了解决这一问题，研究团队引入丁腈作为离子液体钙钛矿油墨的共溶剂，协同调控油墨流动与结晶过程。钙钛矿油墨向介孔材料内部的渗透，如同水流渗入细密沙层，只有穿过层层孔隙、深入材料内部，才能实现充分填充和均匀结晶。丁腈的加入不仅降低了油墨的流动阻力，使其能够更加均匀地向深层渗透，还调控了钙钛矿由深部向上有序的结晶过程。正如参天大树离不开深扎地下的根系，充分而有序的深部结晶也为高质量薄膜的形成奠定了坚实基础。

最终，薄膜内部先形成如根系般交织互连的致密纳米晶网络，随后在表面生长出独特的岛状形貌，二者协同作用，使载流子的提取与传输更加顺畅，让光电转换过程中的电荷提取更高效，大幅降低了能量损耗，全方位提升电池核心性能。

实测数据显示，在常规空气环境下制备的全丝网印刷钙钛矿太阳能电池，光电转换效率达到22.41%，认证效率为21.86%，同时实现1.132V的开路电压与0.810的填充因子，核心性能指标表现优异。在稳定性测试中，经过行业标准ISOS-L-3协议（85℃高温、50%湿度环境）900小时持续运行，封装后的电池效率几乎无衰减，具备极强的环境适应性与长期运行可靠性。

目前，该成果创下全丝网印刷钙钛矿太阳能电池的效率最高纪录。这一突破彻底打破了传统丝网印刷工艺性能偏低的短板，证明该低成本制备路线的电池性能已经能够对标主流制备工艺，为钙钛矿光伏技术低成本、规模化产业化落地扫清了关键障碍。

图：全丝网印刷钙钛矿太阳能电池的流体结晶调控机制与器件性能

该项研究工作获得了国家自然科学基金委杰出青年科学基金、卓越研究群体项目（A类）、区域联合基金重点项目，教育部学科突破先导项目，江苏省自然科学基金以及苏州实验室开放课题等多项国家级、省级科研项目的支持。

文章链接：https://www.nature.com/articles/s41566-026-01991-3?sessionid=1192325645

（图文：陈畅顺 审核：王学文）