使用新开发的制造方法，研究团队从大于1平方厘米面积的钙钛矿太阳能电池获得了超过15%的能量转换效率。来自布朗大学和国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员在“ 高级材料 ”杂志上报告了他们的发现。

钙钛矿，具有特殊晶体结构的材料，在太阳能世界中引起了不小的轰动。钙钛矿太阳能电池的制造成本相对较低，近年来它们可以将太阳光转化为电能的效率迅速提高。据研究人员报道，钙钛矿电池的效率高于20%，可与传统的硅电池相媲美。然而，使用仅十分之一平方厘米的电池实现了这些高效率等级 - 用于实验室测试，但太小而无法用于太阳能电池板。

“用于效率测试的微小电池的使用促使人们质疑钙钛矿太阳能电池与其他已建立的光伏技术的比较，”布朗分子和纳米级创新研究所所长布朗的工程学教授Nitin Padture表示。新研究的资深作者。“但在这里我们已经证明，通过改进处理，在大于一平方厘米的单元上获得15%的效率是可行的。这是真正的进步。”

Padture表示，在较大的钙钛矿电池上保持高效率已被证明是一项挑战。“钙钛矿的问题在于，当你试图用传统方法制作更大的薄膜时，你会在薄膜上出现降低效率的缺陷。”

布朗和NREL研究人员在这篇最新论文中报道的制作过程建立在先前报道的方法的基础上，该方法由Padture实验室的研究生Yuanyuan Zhou开发。将钙钛矿前体溶解在溶剂中并涂覆到基底上。然后将基质浸入第二种溶剂(称为反溶剂)中，该溶剂选择性地抓住前体 - 溶剂并将其搅拌掉。剩下的是一块超光滑的钙钛矿晶体薄膜。

在这项新的研究中，NREL的博士后研究员Zhou和Mengjin Yang开发了一种将钙钛矿晶体生长到更大尺寸的技巧。诀窍是添加过量的有机前体，最初“粘合”小钙钛矿晶体，并帮助它们在热处理过程中合并成较大的晶体，然后烧掉多余的前体。

“大面积的全面覆盖和均匀性来自溶剂法，”Padture说。“一旦我们获得了这种覆盖，那么我们就会增加晶体的尺寸。这使我们的薄膜具有更少的缺陷和更高的效率。” Padture说，这项最新工作达到15%的效率是一个良好的开端，但仍有改进的空间。最终，他希望在大面积细胞中达到20%到25%，并且他认为使用这种方法或类似方法可以达到标记。