效率达21%！新材料制备钙钛矿电池亮相

澳大利亚莫纳什大学的研究人员与中国武汉理工大学开展了一项合作，双方表示，他们能够使用醋酸铅作为制造甲酰胺-铯钙钛矿太阳能电池的前体材料，转换效率达到21%。

据称，该效率是由非卤化物铅源制成的设备的佳记录结果。这可以为工业化制造耐用、高效的钙钛矿光伏铺平道路。

通常，大多数钙钛矿太阳能电池研究使用的是卤化铅，特别是一种被称为碘化铅的化合物。但碘化铅的纯度必须达到99.99%，因此在电池中的使用成本很高。

为了解决这个问题，该团队成为首 个使用醋酸铅而不是碘化铅制造稳定的甲酰胺-铯钙钛矿太阳能电池的团队。

测试装置显示出很强的热稳定性，在65°C下运行3300小时后仍能继续工作，没有出现效率损失。

使用这些电池的较小的原型太阳能组件实现了18.8%的效率。大面积的钙钛矿层通过一个单一步骤的叶片涂层制成，证明了工业化制造的潜在可行性。

首 席作者、莫纳什大学博士生Jie Zhao表示："我们已经能够在一步式旋涂工艺中使用醋酸铅，获得完 美的、高质量的甲酰胺-铯钙钛矿薄膜......由于我们不需要抗溶剂，我们可以通过叶片涂层等大规模技术来实现这一点，这意味着具备了工业化生产的可行性。”

秘密成分铵

与硅相比，由钙钛矿制成的薄膜太阳能电池具有改变太阳能领域的潜力，因为它们的制造成本低、灵活性高而且带隙可调节。

然而，研究人员仍在努力解决可靠性问题，必须找到一种方法来制造可实现商业化生产的设备。

由于其卓 越的稳定性，研究人员确定，使用甲酰胺和铯制造的钙钛矿是理想的商用候选方案。之前使用醋酸铅作为前体合成它们的尝试失败了。

为了调查和解决这个问题，研究人员研究了基本的分子机制。

通过X射线衍射和核磁共振波谱，研究人员确定了在关键阶段使用铵作为挥发性阳离子(带正电的离子)的必要性。

特约作者Sebastian Fürer表示，“铵的存在起到了在退火过程中驱除残留醋酸的作用，不会形成不需要的副产品。”

研究人员表示，化学合成物醋酸铅是一种非常有前途的替代前体，可以创造出比卤化铅缺陷更少的光滑薄膜。

到目前为止，醋酸铅仅被用于制造甲基铵或铯基钙钛矿，这些物质相对不稳定，不适合实际应用。

通讯作者Wenxin Mao表示：“我们为整个研究界提供了制造高质量钙钛矿太阳能电池的第 二种方法。”

Helmholtz-Zentrum Berlin中心的研究人员表示，他们在叠层太阳能电池中实现了32.5%的转换效率，这是这项技术有史以来的高纪录，也是一项世界纪录。这种新的叠层太阳能电池由一个底部硅电池和一个顶部钙钛矿电池组成。

11月，来自德国斯图加特Baden-Württemberg太阳能和氢气研究中心的一个研究小组将钙钛矿与铜铟镓硒相结合，打造出效率超过21%的叠层太阳能组件。