“首次在工业级硅晶圆上成功应用气相沉积技术，实现钙钛矿-硅叠层太阳能电池前所未有的耐久性！”
新国大广州创新研究院学术带头人、新国大助理教授侯毅及其研究团队开发了一种全新的气相沉积方法，可用于商业化生产具备卓越运行稳定性的钙钛矿-硅叠层太阳能电池。
光伏技术领域迎来里程碑式突破！新加坡国立大学广州创新研究院PI（Principal Investigator，学术带头人）、新加坡国立大学设计与工程学院校长青年教授、助理教授侯毅及其研究团队开发出一种突破性的气相沉积方法，显著提升了钙钛矿-硅（Si）叠层太阳能电池在长期运行和高温条件下的稳定性。这也标志着气相沉积技术首次在工业级微米绒面硅晶圆——当前商业太阳能电池实际采用的晶圆结构——上取得成功，为实验室叠层电池走向真实应用立下一座关键里程碑。
该新方法可在工业微米尺度纹理硅晶圆上实现均匀、高质量的钙钛矿薄膜生长，这是实现规模化生产的关键前提。基于这一工艺制备的叠层电池，光电转换效率超过 30%，运行稳定性显著提升，持续工作时间超过2000小时。其中，在85°C、1-sun光照条件（即光照强度为每平方米1000瓦的太阳能测试标准）下，其T₉₀寿命——性能衰减至初始值90%所需的时间——超过1400小时。该成果使其成为目前报道中最耐久的钙钛矿-硅叠层太阳能电池之一，验证了其迈向商业光伏组件的可行路径。
相关研究成果已于2025年12月19日发表在国际顶级学术期刊《Science》上。
侯毅助理教授团队首创的全新气相沉积方法，突破了关键制造瓶颈，成功制备出目前最耐久的钙钛矿-硅叠层太阳能电池之一，为走向实际应用打开了大门。
面向真实应用的长寿命太阳能电池
要让叠层太阳能电池真正应用于屋顶、光伏电站和工业设施，器件必须在高温、高湿和强光环境下稳定运行多年。相比实验室中使用的特殊基底，在工业级微米级纹理硅片上实现这种长期耐久性，是走向实际量产的关键。尽管气相沉积一直被认为是一种具备规模化潜力、且更符合产业需求的制备方式，但此前从未能在真实工业纹理硅片上成功制备出稳定且高质量的钙钛矿薄膜。侯毅助理教授团队首次实现了这一突破，跨越了重要的制造瓶颈，并展示了未来商业化应用所必需的高温稳定性水平。
侯毅助理教授表示：“要让叠层太阳能电池具备商业可行性，必须在工业纹理硅片上同时实现高效率和长期耐久性。”
侯毅助理教授及其团队通过设计一种可与硅表面结合的特种分子，实现钙钛矿薄膜在工业级硅基底上的均匀生长，制备出在高温条件下仍具优异稳定性的钙钛矿–硅叠层太阳能电池。
用于平衡气相吸附的全新分子策略
在气相沉积过程中，有机钙钛矿前驱体分子难以在工业级硅晶圆特有的陡峭金字塔纹理表面实现均匀吸附。这种吸附失衡会导致薄膜成膜质量不佳，并在高温条件下迅速退化。为解决这一关键问题，研究团队设计了一种可与硅表面牢固结合的特种分子，在气相沉积过程中增强有机分子的吸附能力，使钙钛矿薄膜能够以正确的化学比例平整生长。
得益于这一策略，采用气相沉积制备的钙钛矿–硅叠层器件展现出卓越的耐热性能：在连续光照条件下可稳定运行超过1000小时，并在85摄氏度的长期高温暴露测试中保持优异性能。85摄氏度是太阳能行业中最为严苛的老化测试之一。更为重要的是，如此高水平的热稳定性是在工业级微米纹理硅晶圆上，通过可规模化的制造方法实现的，这在钙钛矿叠层电池领域极为罕见。
侯毅助理教授表示：“通过气相沉积钙钛矿，我们同时解决了两个根本性挑战：一是与真实工业硅晶圆的兼容性，二是在高温条件下的稳定运行。这是首次有证据表明，气相生长的钙钛矿叠层太阳能电池达到了商业化应用所需的耐久性要求，使我们距离实用、可靠的叠层光伏组件更近一步。”
接下来，侯毅助理教授团队将进一步推动该气相沉积方法从小面积电池向大面积组件放大，并探索将其整合至中试生产线中。侯毅助理教授表示：“下一阶段，我们将重点展示在真实运行条件下具备长期稳定性的全尺寸叠层组件，这将使商业化部署更进一步。”
文章来源：
A tastier twist: NUS researchers achieve breakthrough in stabilising vapour-deposited perovskite-silicon tandem solar cells, paving the way for real-world deployment(nus.edu.sg)
