南开新闻网讯（通讯员 郎宇鹏）9月14日，南开大学化学学院袁明鉴教授、姜源植研究员团队联合南开大学材料科学与工程学院李红时教授团队、河北工业大学陈聪教授团队，以南开大学为第一单位在 Nature Photonics 发表题为“Scalable and Conformal Nickel Oxide for Efficient Perovskite Solar Modules”的研究论文。研究团队针对大面积反式钙钛矿太阳能电池中氧化镍（NiO_x）薄膜难以兼顾均匀覆盖与界面化学活性的关键问题，从配位化学和结晶动力学出发，发展了配位调控化学浴沉积策略，实现了致密、共形且富含表面活性位点的NiO_x薄膜构筑，并进一步增强自组装单分子层（SAM）的界面锚定，成功实现高性能、高稳定性钙钛矿太阳能电池及大面积组件的可控制备。

　　图1：配位调控NiO_x结晶及高效钙钛矿太阳能电池组件构筑示意图

　　钙钛矿太阳能电池具有优异的光电转换性能、低温加工和大面积制备潜力，被认为是极具前景的新一代光伏技术。其中，反式结构凭借良好的工艺兼容性和稳定性，是推动钙钛矿光伏规模化发展的重要技术路线。然而，从小面积器件向大面积组件拓展过程中，功能薄膜的均匀性和界面质量仍是限制器件性能的重要因素。

　　NiO_x是反式钙钛矿太阳能电池中常用的空穴传输材料。传统化学浴沉积过程中，Ni²⁺前驱体容易快速水解并发生无序成核与颗粒聚集，导致NiO_x薄膜覆盖不均，同时影响后续SAM分子的稳定锚定。如何同时改善NiO_x薄膜的结构完整性和表面化学活性，是实现高质量大面积界面的关键问题。

　　针对这一问题，研究团队通过调节Ni²⁺与配体之间的配位作用，对前驱体水解和NiO_x结晶过程进行调控，使其由快速无序沉积转变为更加缓慢、可控的生长过程。该策略有效抑制了颗粒聚集，促进形成连续、致密和共形的NiO_x薄膜，同时增加了表面活性位点，为SAM分子提供了更加均匀和稳定的锚定基础。进一步研究表明，经过配位调控的NiO_x表面能够促进SAM分子更加致密、均匀地组装，并增强其抵抗后续溶剂加工和长期老化的能力，从而形成更加稳定的钙钛矿埋底界面。多种光谱和结构表征结果显示，该界面可以有效减少缺陷和非辐射复合，改善载流子提取与输运，并提升钙钛矿薄膜在长期老化过程中的结构稳定性。

　　得益于NiO_x薄膜和SAM界面的协同优化，研究团队制备的反式钙钛矿太阳能电池实现了优异的光伏性能和运行稳定性。进一步通过规模化涂布工艺将该策略拓展至大面积器件和组件，验证了该NiO_x制备策略良好的面积放大适用性和组件应用潜力。

　　该研究从配位化学调控结晶动力学出发，将前驱体化学、NiO_x薄膜生长、SAM界面组装和光伏组件放大相结合，揭示了NiO_x薄膜共形性与表面化学活性协同调控对高性能大面积钙钛矿光伏器件的重要作用，为高质量无机空穴传输层的可控制备及钙钛矿太阳能组件的规模化发展提供了新的研究思路。

　　南开大学化学学院博士研究生杨浩、王雨为论文共同第一作者。南开大学材料科学与工程学院李红时教授、河北工业大学陈聪教授、南开大学化学学院姜源植研究员和袁明鉴教授为论文通讯作者，南开大学为论文第一单位。该项目得到了国家杰出青年科学基金等项目的资助。

编辑：韦承金