当前，小尺寸钙钛矿太阳能电池器件效率虽已突破28%，但由小尺寸电池向大面积组件放大过程中的性能衰减问题，仍是制约钙钛矿光伏产业化落地的核心瓶颈之一。
2026年10月29日，纤纳光电作为第一单位，联合浙江大学科研团队在《Nature Communications》发表题为“Retarding efficiency loss upon scaling in perovskite photovoltaics as fill factor becomes the bottleneck”的研究论文。该工作系统厘清钙钛矿器件放大过程中的效率损失机制，证实填充因子（FF）是面积放大下性能衰减的主导来源，并进一步揭示 FF 提升主要来源于二极管非理想性 nid 的改善，输运贡献占比次要；团队通过开发低温控晶工艺以抑制填充因子衰减，在孔径面积为19.48 cm² 的迷你组件上取得 23.9% 的认证稳态效率，填充因子高达 83.3%，创下公开报道中钙钛矿组件填充因子的最高纪录，同步实现组件放大效率与长期运行稳定性的协同提升。
该研究对多组采用匹配制备条件的“小面积电池-组件”数据开展定量损耗分解，采用 Shapley 值分解方法，在剔除激光刻蚀引入的固有电流损失后，明确填充因子衰减是电池向组件转化过程中效率跌落的核心诱因。
钙钛矿光伏规模化损失分析（图1）
依托上述机理认知，团队针对性开发低温控晶制备工艺：在钙钛矿湿膜进入真空闪蒸阶段前实施短时降温，精准调控溶剂挥发动力学，延长前驱体中间相演化窗口。组件测试结果证实，该工艺可有效提升填充因子，且这一增益效应随器件面积扩大进一步凸显，在小面积单电池、迷你组件以及 829.92 cm² 大尺寸组件上均得到验证，证明该结晶调控策略具备跨尺度适配能力。
此外，团队进一步将实测填充因子与 Shockley-Queisser 理论极限之间的总损耗，拆解为开路电压相关损耗、二极管非理想因子相关损耗、载流子输运相关损耗三大组分。分析结果表明，器件放大过程中的二极管非理想性恶化是填充因子下降的首要因素，串联、并联电阻引发的输运损耗居于其次，更新了行业对组件放大损耗来源的传统认知。
不同面积器件与老化条件下的性能保持（图5）
尤为关键的是，研究揭示：组件放大带来的效率衰减，与器件长期光照老化的性能退化遵循同源物理机制。封装组件在1倍太阳光开路老化测试中，性能衰减主要体现为填充因子持续下降，开路电压与短路电流波动微弱。采用低温控晶工艺制备的组件可显著缓解填充因子衰减；对老化后的损耗项进行拆解可见，二极管非理想项的增长幅度被抑制一半以上。紫外老化测试同样表明，新工艺制备组件的抗紫外老化能力得到明显增强。这意味着，通过低温控晶优化钙钛矿晶体质量、提升大面积薄膜均一性，能够同步破解组件放大掉效与长期运行衰减两大产业化痛点，为大面积钙钛矿光伏实现“稳效协同”提供一体化解决方案。
