在国家自然科学基金项目（批准号：52125206、52433013、52402216）等资助下，北京大学周欢萍教授团队与合作者开发出可规模化的等离子体表面工程技术，构筑了高效稳定的钙钛矿太阳能电池与模组。相关研究成果以“用于高效稳定钙钛矿太阳能电池及模组的等离子体表面工程（Plasma surface engineering for efficient and stable perovskite solar cells and modules）”为题，于2026年7月30日在《科学》（Science）期刊上在线发表。论文链接：https://www.science.org/doi/10.1126/science.aeg1730。

　　长期以来，如何在大面积活性层上实现均匀有效的界面钝化，并修复模组激光划线热影响区的缺陷，一直是制约钙钛矿太阳能电池产业化的关键科学问题。金属卤化物钙钛矿材料具有软晶格特性，其薄膜表面易形成缺陷，从而引发非辐射复合、离子迁移和材料退化。界面钝化大多采用传统溶液工艺，该方法虽可提升钙钛矿器件的效率与稳定性，却易受溶剂挥发和钝化分子分布不均等问题限制，难以适配于大面光伏组件制备；同时，激光划线产生的局部热损伤尚缺乏有效的修复技术。由此可见，如何兼顾大面积模组的高效率和长期稳定性，是钙钛矿光伏迈向商业化亟待解决的重要挑战。

　　研究团队设计了等离子体表面工程策略，首先利用氩等离子体去除钙钛矿表面的缺陷富集层，再通过氩气与四氟化碳混合等离子体产生含氟活性物种，与表面未配位铅离子发生原位反应，构筑厚度约4至7纳米、连续均匀且具有强键合的氟化铅钝化层。与传统溶液钝化方法不同，该干法工艺兼具表面抛光和原位化学钝化作用，可在保持钙钛矿体相结构完整的同时，使界面缺陷密度降低一个数量级。进一步研究发现，强Pb-F键能够稳定晶格、抑制离子迁移，并改善载流子输运。另外，针对模组激光划线热影响区，研究团队还采用差异化等离子体处理，实现了局部缺陷修复，并减少了能量损失。

　　基于该等离子体表面工程技术制备了活性面积为0.08313平方厘米的小面积器件，其光电转换效率达到27.2%；孔径面积65.05平方厘米的模组光电转换效率达到24.0%，经中国计量科学研究院认证，该模组反向扫描效率为23.5%，稳态效率为23.1%。小面积器件在85 ℃、1个太阳光强条件下，进行2000小时最大功率点跟踪测试后，仍保持初始效率的98.1%。封装后的模组在65 ℃、相对湿度60%至80%的空气环境中，以1个太阳光强进行1600小时最大功率点跟踪测试后，仍保持初始效率的99.3%。此外，器件在光暗循环、湿热、紫外等条件下均表现出良好的稳定性。

　　该研究提出了在钙钛矿表面构筑均匀、致密且强键合氟化异质结构的新策略，实现了薄膜表面与模组激光划线区等多个界面的钝化，并揭示了等离子体表面化学调控界面缺陷与器件稳定性的作用机制，为大面积高性能钙钛矿光伏器件的设计提供了新思路。该策略可实现良好的薄膜均匀性，且工艺可控、可扩展，有望为钙钛矿太阳能电池及模组的规模化制造提供技术支撑，并可推广应用至发光二极管、光电探测器等器件。

图 等离子体表面工程示意图