钙钛矿半导体作为下一代高效光伏与光电器件的核心材料，其产业化进程的关键在于能否实现高质量、大面积均匀薄膜的可控制备。传统制备方法如旋涂、刮涂和狭缝涂布，在大面积沉积、复杂曲面适配及图案化集成方面存在显著短板，难以满足建筑光伏、交通工具表面等场景的应用需求。相比之下，喷涂法凭借其快速规模化潜力与三维表面适应性，被视为突破技术瓶颈的重要方向，但此前因薄膜缺陷密度高、晶粒取向无序等问题，器件性能远落后于旋涂工艺。
中国科学院青岛生物能源与过程研究所针对这一难题，提出液滴限域结晶策略，通过溶剂配位结构调控，在喷涂液滴内部构建局域高浓度前驱体体系，从结晶动力学层面重构成核路径。该策略利用弱配位溶剂限制A位阳离子的扩散范围，同时强化其与[PbIx]2-x配位结构的相互作用，有效抑制了传统喷涂中常见的溶剂中间相和副反应路径。在受限环境下，钙钛矿在液滴内部完成均匀体相预成核，沉积过程中直接形成α相晶体并实现高度择优取向生长，显著降低了前驱体向晶体转变的能垒。
实验数据显示，采用该策略制备的钙钛矿薄膜体缺陷态密度低至约1014cm-3，喷涂太阳能电池的光电转换效率达25.5%（第三方认证为25.2%），小型组件效率超过22.5%，性能指标已接近旋涂工艺的顶尖水平。更关键的是，该方法在相对湿度80%的环境中仍能稳定运行，突破了传统工艺对干燥条件的严苛依赖，环境适用性大幅提升。
技术突破不仅体现在效率提升上。研究团队在具有高斯曲率的刚性曲面上成功制备出无旋涂的高效钙钛矿器件，曲面电池效率达23.2%，打破了平面制备的局限。该策略支持从纳米到微米尺度的膜厚连续调控，可直接应用于复杂三维结构及图案化沉积，为建筑一体化光伏、车载光伏等场景提供了技术支撑。结合机器学习建模筛选工艺参数，喷涂法的产业化路径进一步清晰。
业内专家指出，这一成果解决了喷涂法钙钛矿薄膜质量的核心难题，其低成本、高适应性的特点有望加速钙钛矿光伏技术的规模化应用。从建筑幕墙到汽车车身，从柔性穿戴设备到空间能源系统，高效喷涂工艺的突破为钙钛矿器件的原位制造开辟了新可能。
