高丽大学开发出全球最高效率无机铅-锡钙钛矿太阳能电池[读懂科学]

by Kim Jonghwa

Published 16 Jun.2026 10:42(KST)

实现19.37%的电能转换效率……大面积模块也达到17.03%
在85摄氏度、高湿环境下运行1000小时后，仍保持初始性能的87%

韩国研究团队开发出在高温、高湿环境下也能稳定运行的世界顶尖水平无机铅-锡钙钛矿太阳能电池。在同时解决被视为下一代太阳能电池商业化最大障碍的成分不均匀性和耐久性问题后，预计将提升下一代光伏市场竞争力。

高丽大学16日表示，化工生命工程系Lim Sanghyeok教授研究团队利用“成分固定生长（CPG，Composition-Pinned Growth）”技术，开发出基于100%无机材料的高效率铅-锡（Pb-Sn）钙钛矿太阳能电池。

研究论文图片。（上）利用成分固定生长全称为 Composition-Pinned Growth 的工艺，提升无机钙钛矿薄膜的成分与电学特性均匀性。（下）利用成分固定生长全称为 Composition-Pinned Growth 的工艺，提升无机钙钛矿太阳能电池性能。研究团队供图

无机铅-锡钙钛矿因具备可最大化将太阳光转化为电能效率的理想带隙特性，正作为下一代太阳能电池材料受到关注。其热稳定性也优于现有有机-无机混合钙钛矿。

但在形成薄膜的过程中，由于铅和锡的结晶速度不同，存在锡在表面过度集中的问题。由此会引发成分不均匀和氧化，缺陷增加，导致太阳能电池效率和长期稳定性下降。

研究团队引入成分固定生长技术，同时快速推进溶剂蒸发和结晶过程，解决了这一问题。该技术将原子分离的时间降至最低，从而使整个薄膜形成均匀的铅·锡成分。

高温高湿下仍保持性能……提升商业化可能性

研究结果显示，结晶过程中产生的铅·锡分离现象受到抑制，表面氧化和缺陷密度显著降低。此外，太阳能电池内部发生的非辐射复合现象减少，光电转换性能也得到提升。

应用该技术的太阳能电池以单电池为基准，最高记录到19.37%的电能转换效率。これは迄今已报道的无机铅-锡钙钛矿太阳能电池中最高水平的性能。

研究团队照片。（左起）Park Jingyeong，高丽大学化工生命工程系研究教授（第一作者）；Lee Hyeongjun，高丽大学硕博连读项目（第一作者）；Lim Sanghyeok，高丽大学教授（通讯作者）；Pei Zhang，中国天津大学化学工程学院教授（通讯作者）；Heo Jinhyeok，中国天津大学教授（通讯作者）。高丽大学供图

商业化可能性也得到验证。研究团队将其应用于基于喷涂的大片面积生产工艺，制造出面积为64平方厘米的大型太阳能模块，并实现了17.03%的模块效率。

耐久性也十分突出。所开发的太阳能电池在85摄氏度高温、相对湿度85%的严苛环境下连续运行1000小时后，仍保持约87%的初始效率。

Lim Sanghyeok教授表示：“此次研究证明，精密控制薄膜生长路径的技术能够解决无机铅-锡钙钛矿的成分不均匀和氧化问题。”他还称：“预计这将成为今后可进行大面积生产的高效率、高稳定性下一代光伏器件商业化的重要基础。”