佛山仙湖实验室王学文教授、程一兵教授、麦立强教授在顶级学术期刊National Science Review（NSR）上发表了题为“Photoexcitation-induced passivation of SnO2 thin film for efficient perovskite solar cells”的研究论文。论文链接：https://doi.org/10.1093/nsr/nwad245。
钙钛矿太阳能电池由于其出色的光电转换效率以及更低的制造成本，成为光伏技术最有潜力的方向之一，也被誉为新一代颠覆性光伏技术。在整个钙钛矿电池组件制备工艺中，高性能金属氧化物电子传输层的制备是唯一难以避免长时间高温热处理的制造工艺，成为能耗最高的制造环节。主要原因是低温方法制备的金属氧化物电子传输层（如化学浴沉积的氧化锡电子传输层），不可避免地存在诸多表面以及体缺陷（例如氧空位、间隙锡、表面羟基等），导致光生载流子复合增加。而高性能的金属氧化物电子传输层在光生电子的提取与迁移、光生空穴的阻隔等方面具有重要的作用。因此通常需要对金属氧化物电子传输层进行不少于1小时的长时间高温热退火（如氧化锡电子传输层通常需要进行150°C处理，而氧化钛电子传输层甚至要达400 °C以上热退火处理）。
为解决高性能金属氧化物半导体薄膜的低温制备难题，王学文教授等人提出了超快激光脉冲非平衡光激发诱导钝化设想，开发了大面积飞秒激光退火工艺与装备技术。基于超快光激发诱导钝化氧化锡电子传输层薄膜的钙钛矿太阳能电池获得了24.14%的光电转换效率。为验证该技术方法在其他钙钛矿太阳能电池领域的普适性，作者还制备了无反溶剂处理的FA0.83Cs0.17PbI3-xClx体系钙钛矿太阳能电池，实现了22.75%的高光电转换效率，并为证明该技术的可工业化规模化生产制造潜力，项目组制备的钙钛矿太阳能电池组件实现了20.26%的最高光电转换效率。此外，项目组发现，基于该方法制备的钙钛矿太阳能电池具有更出色的光照稳定性。该方法相较于传统热退火工艺，具有更高效的能量利用率和更短处理时间，进一步降低了钙钛矿太阳能电池的制造能耗与成本，也为低温制造其他金属氧化物半导体薄膜提供了新途径。
（a）SnO2薄膜退火过程中的PiP过程示意图。（b）原始SnO2和PiP-SnO2的高分辨率 TEM 图像。
National Science Review (NSR), 中文名《国家科学评论》，是由中国科学院支持，由牛津大学出版社出版，多学科开放获取的英文科学期刊，旨在报道中国和世界各地的科学技术前沿发展。该杂志涵盖了自然科学的所有领域，包括物理和数学、化学、生命科学、地球科学、材料科学和信息科学。NSR的影响因子为20.6。
