近日，弗莱堡大学可持续技术系统研究所 (INATECH) 光电薄膜材料青年研究小组与弗劳恩霍夫太阳能系统研究所（ISE）的研究人员开发出一种全新的、完全无溶剂的钙钛矿-硅叠层太阳能电池制造工艺，并实现了27.3%的最高功率转换效率。相关成果已发表于著名学术期刊《Joule》。

该研究的核心是采用物理气相沉积（PVD）及其他无溶剂、可工业化放大的工艺来制备钙钛矿层。钙钛矿层通过逐次蒸镀（sequential evaporation）沉积。整个工艺链条完全摒弃了传统湿法工艺中对有毒、难溶有机溶剂的依赖，从根本上解决了溶剂带来的毒性、均匀性及工艺兼容性等痛点。为更深入了解沉积及后续退火过程中的晶体形成机制，Mohamed A. A. Mahmoud 与 Juliane Borchert 博士领导的研究团队利用原位X射线衍射（XRD）技术对过程进行了监测。此外，研究人员还研究了硅衬底表面结构对钙钛矿层形成的影响。

这项研究不仅成功研发出世界上首款完全无溶剂的钙钛矿-硅串联太阳能电池，而且在蒸镀和退火过程中采用的原位XRD技术，为理解潜在的结晶过程提供了新见解。这些发现为进一步优化该技术及其未来工业应用奠定了重要基础。

值得一提的是，实现这一“全干法”工艺的关键设备，正是布劳恩集高精度膜厚控制、多源共蒸能力以及与手套箱无缝集成等优势于一体的蒸镀系统。该系统为钙钛矿功能层的精准制备提供了理想的平台。

该实验室配备了三台布劳恩蒸镀系统（分别适用于有机、无机材料及金属沉积）、一套原子层沉积（ALD）系统，以及专用于惰性气氛下溶液配制的专业手套箱。部分手套箱通过惰性气体管路互联，可在最大尺寸为156×156 mm²（M2规格）的硅片和玻璃衬底上，实现所有相关功能层和材料的高纯度、高可重复性沉积。

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