《Optics & Laser Technology》：Laser-driven high-speed processing of perovskite solar cells: Emerging technologies and challenges
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摘要激光加工作为一种非接触式、精确且可扩展的技术，在推动钙钛矿太阳能电池（PSCs）的制造方面发挥着越来越重要的作用。本综述系统地回顾了针对PSCs的新兴激光技术，而不仅仅是简单的进展记录。内容涵盖了激光诱导的钙钛矿层结晶与缺陷钝化、激光退火及电荷传输层的改性，以及透明电极的制备
摘要
激光加工作为一种非接触式、精确且可扩展的技术，在推动钙钛矿太阳能电池（PSCs）的制造方面发挥着越来越重要的作用。本综述系统地回顾了针对PSCs的新兴激光技术，而不仅仅是简单的进展记录。内容涵盖了激光诱导的钙钛矿层结晶与缺陷钝化、激光退火及电荷传输层的改性，以及透明电极的制备。我们整理了不同研究之间的对比数据，指出了领域内的争议与共识，并分析了激光参数（波长、脉冲持续时间）与最终器件性能之间的关系。最后，我们指出了关键性的未解机制问题，并概述了实现分钟级处理速度和平方米级模块生产的目标，同时要求高产量和一致性。
引言
钙钛矿太阳能电池（PSCs）正处于广泛工业化的前夕，而激光加工技术在其制造过程中处于关键阶段，未来将发挥极其重要的作用。自首次使用钙钛矿作为敏化剂的太阳能电池问世以来，人们已经付出了大量努力来提高其光电转换效率（PCE）。如图1所示，激光加工已成为各种新兴光伏技术制造与改进的核心技术。由于其非接触式、高精度和成本效益的特点，激光加工激发了广泛的研究，应用范围从染料敏化太阳能电池的早期工艺开发[2]延伸到大面积钙钛矿太阳能组件的复杂图案化[3]。针对钙钛矿系统，最近的综述系统地探讨了多个关键方面，包括基于激光的功能层的制备（如脉冲激光沉积PLD技术在透明导电氧化物TCO和电荷传输层中的应用[4][5]，以及具有可控结晶动力学的钙钛矿活性层的PLD合成[6][7]。与此同时，研究 also 关注了激光刻划工艺（P1-P2-P3），以确保高效的器件集成，特别是在质量控制和刻划参数优化方面[8]。除了沉积和图案化外，还研究了激光诱导的后处理方法（如退火、消融和缺陷工程），以调节薄膜形态和光电性能[9][10]。激光合成的胶体为界面优化提供了新的途径[11]。这些研究共同构成了一个全面的技术框架，涵盖了从材料合成到完整模块集成的所有制造阶段。
上述综述主要集中在激光图案化/刻划、激光诱导的钙钛矿制备以及脉冲激光沉积方面。近年来，还出现了新的激光技术，如退火、表面改性和图案化。本综述旨在系统总结钙钛矿电池激光制造的最新进展，特别关注其在高速大面积生产中的潜力与挑战。除记录技术进步外，我们还对文献中存在的矛盾结果进行了批判性分析，试图建立激光参数与薄膜质量之间的结构-性能关系，并详细探讨了激光工艺规模化工程的挑战。内容重点介绍了激光与物质的相互作用原理，涵盖了钙钛矿薄膜及其他功能层的处理过程，最后讨论了模块集成与可扩展性问题。
章节摘录
激光-钙钛矿相互作用与加工机制的基础
激光能量在材料中的沉积主要通过光热效应和光化学效应实现。当吸收的激光能量迅速传递到晶格中时，以光热效应为主。这种情况常见于长波长（例如近红外NIR到红外IR）和长脉冲（纳秒级）的情况，此时光子能量不足以直接打破化学键，但足以引起振动激发。作为电磁波，激光的E分量
激光退火用于控制钙钛矿结晶
钙钛矿薄膜的晶体质量决定了PSCs的光电转换性能，而晶粒大小是评估晶体质量的关键因素[50]。目前，热板退火工艺耗时且能耗较高，无法跟上钙钛矿太阳能电池的生产节奏，已成为生产过程中的瓶颈。激光退火有望打破这一限制，具有很大的发展潜力。激光辐照可引发溶剂
结论与展望
不可否认，激光加工已从一项小众技术发展成为推动钙钛矿光伏发展的核心技术。本综述强调了它在提升单层质量（通过缺陷钝化、结晶控制、掺杂和纹理化）以及实现模块集成方面的多功能作用。激光加工的优势在于其精确度、高速度、非接触操作特性，以及与温度敏感材料的兼容性
CRediT作者贡献声明
朱丽叶： 原稿撰写、监督、研究设计、资金争取、数据分析、概念构思。孙杰： 文稿审阅与编辑、监督。任策： 监督、资金争取。赵燕： 文稿审阅与编辑、概念构思。张勇奇： 文稿审阅与编辑、数据分析。
利益冲突声明
作者声明不存在可能影响本文工作的已知财务利益冲突或个人关系。
致谢
作者感谢中国福建省光电信息科技创新实验室（项目编号：2025RC102）和福州市科技局资助。
朱丽叶|孙杰|任策|赵燕|张勇奇
