近日，科研人员依托在北京同步辐射装置（BSRF）1W1A-漫散射实验站开展的原位GIWAXS表征找到了钙钛矿在空气中热处理的完整降解机制，并第一次量化了一个存在于空气环境中的关键窗口：约 123 ± 18 秒的“无降解时间窗”。在这个时间内，水和氧尚未触发降解反应。如果能在这个窗口里迅速完成晶体生长，就能真正实现“空气下不降解的大面积退火”。

在过去十年间，钙钛矿太阳能电池实现实验室突破，效率达到27%，已迅速逼近商用硅电池的性能上限。然而，当科研重心从小面积器件转向大面积太阳能组件时，产业界遭遇了一个难以破解的根本矛盾：传统小面积薄膜可通过旋涂法制备，在氮气保护下经长时间热退火实现缓慢长晶；但卷对卷印刷、喷涂等可规模化制备工艺所需的大面积湿膜，却必须在空气中完成处理。一旦退火时间稍有延长，水和氧便会引发钙钛矿降解、离子迁移与相分离，最终导致晶体塌陷及批次一致性差的问题，这也成为制约其组件走向大面积商业化的核心瓶颈之一。

研究团队开发了能在 20 秒内完成高能量输入的 455 nm 激光退火技术（LA），其辐照强度达到 20 W/cm²，比传统热板退火高出两个数量级，从源头上避免 6H 相积累并保持完整 3C 钙钛矿结构。最终，他们在 100 cm² 模组上获得了 24.0%（刚性）与 20.7%（柔性）的认证效率，刷新了可规模化制备钙钛矿组件的记录，实现了真正意义上的“空气环境、高速、高性能”三者兼得。相关成果以“Laser annealing enables rapid, degradation-free ambient processing of perovskite solar modules”为题发表在《Science》上（Science, 2025, 390, 905-910）。

图1 常规空气热退火的四阶段降解过程，并确定约123秒的无降解窗口

图2激光退火如何避免6H相积累并快速形成高质量3C钙钛矿结构

审稿人对原位GIWAXS数据表征给予了高度评价：“The authors have provided 30 GIWAXS scans to back up their claims that the degradation free window is reproducible. This is a very important dataset for their claims and I appreciate the authors taking the time to run this experiment to prove statistical reliability.”