问题—— 钙钛矿太阳能电池凭借高转换效率、可溶液加工等特点，被认为是新一代光伏技术的重要方向。倒置结构器件叠层电池兼容性、工艺温度窗口各上具备优势，但长期面临“埋底界面”质量难以稳定控制的问题：薄膜靠近基底一侧容易出现微孔、深晶界和取向紊乱等缺陷，导致载流子复合增加、效率受限，并在热、光、湿等环境应力下加速衰减。对产业化而言，这些缺陷在面积放大后更容易被放大，成为从小面积高效率走向大面积稳定输出的关键障碍。 原因—— 业内普遍认为，倒置结构中底部界面的形成处于相对不利的条件下：一是溶液在基底上的浸润与铺展不均，容易造成局部厚度差并诱发孔洞；二是大面积结晶动力学难以保持一致，晶粒生长方向与速率的波动会累积为晶界缺陷；三是传统退火与溶剂挥发过程对界面更敏感，工艺稍有偏差就可能把缺陷“固化”。多种因素叠加，使埋底界面成为限制倒置钙钛矿器件效率与寿命提升的主要瓶颈。 影响—— 界面缺陷不仅降低实验室高效率结果的可重复性，也直接影响规模化制造的良率与一致性。对组件而言，埋底缺陷会带来电学不均匀、局部热斑风险以及长期功率衰减，影响钙钛矿从示范线向更大规模产线推进。如何在大面积连续制膜条件下同时实现高效率、低损失与高稳定性，已成为学界和产业界共同关注的核心问题。 对策—— 针对上述难题，中国科学院青岛生物能源与过程研究所太阳能光电转化与利用全国重点实验室与香港科技大学研究团队提出“晶体-溶剂化物预晶种”通用策略：在沉积钙钛矿主体薄膜前，先在基底上构建一层经过设计的低维卤化物溶剂化物晶体作为“晶种层”。研究团队表示，该晶种层在成膜早期可发挥协同作用：一是提升溶液对基底的浸润与均匀铺展，减少局部空缺；二是为后续晶体生长提供可控形核与取向引导，降低随机生长带来的深晶界；三是在结晶与溶剂释放过程中提供更温和、可调的动力学路径，使退火窗口更稳定、更易控制。通过这些机制，薄膜底部可形成更致密、平整且取向更优的活性层，从源头缓解埋底孔洞和缺陷晶界等问题。 在工艺适配上，团队将该策略与更贴近产业化的狭缝涂布技术结合，制备入光面积达49.91平方厘米的钙钛矿太阳能微型组件，并获得23.15%的认证效率。不容忽视的是，从小面积电池扩展到更大面积组件时，效率损失率控制在3%以内，显示出较好的放大可行性与工艺稳健性。涉及的成果已发表于《自然-合成》。 前景—— 业内人士认为，钙钛矿光伏走向应用的关键不仅在于效率纪录，更在于可复制、可放大、可长期稳定的制造方案。本次预晶种思路为界面工程提供了新的“前置”框架：在生长起点引入可设计的晶种层，把原本难以在后段修复的界面缺陷前移到更易调控的阶段，有望提升大面积制膜的一致性与良率。同时，“晶体-溶剂化物预晶种”概念具有可拓展性，可通过组分与结构设计发展为多种功能化晶种，为钙钛矿叠层电池、柔性器件以及其他软物质半导体光电器件的精密制造提供新的技术储备。
全球能源转型进程中，光伏技术创新对我国实现“双碳”目标具有现实意义。此次研究从界面源头入手，为倒置钙钛矿的大面积高效稳定制备提供了可验证的路径，也为清洁能源技术迈向规模化生产补上关键一环。随着后续研究深入和工艺继续优化，钙钛矿光伏有望在更大面积、更长寿命和更高一致性上持续突破，为全球能源结构转型提供更多可落地的中国方案。