用于太阳能电池的大型高质量钙钛矿薄膜以创纪录的速度被制造出来

用于太阳能电池的大型钙钛矿薄膜现在可以迅速制造出来。这种新方法在叶片涂层过程中结合了适量的挥发性溶剂和挥发性较低的溶剂，可能是钙钛矿太阳能电池商业化的重要一步。

钙钛矿光伏器件的效率在过去十年中大幅提高，达到24%以上。但效率记录已经在微型设备上创下，在不影响效率的情况下增加电池面积是一项挑战。虽然在环境条件下快速沉积大面积钙钛矿薄膜是光伏发电的重要目标，但在低温下快速结晶通常会导致质量较差的薄膜，不适合太阳能电池应用，因此通常使用缓慢生长和/或高温。

美国科学家现在已经在温和的条件下以99毫米/秒的速度沉积了大面积、高质量的钙钛矿薄膜。“我们设计了一种通用的溶剂混合，这样人们就可以在室温空气中以前所未有的速度涂覆连续的、大颗粒的、紧凑的钙钛矿薄膜，”团队负责人说劲松黄北卡罗莱纳大学教授。研究人员使用扫描电子显微镜和x射线衍射对这些沉积物进行了表征，然后用它们制造了孔径面积超过60厘米的太阳能组件²效率高达16.4%，这是迄今为止在同等面积的钙钛矿设备中报道的最高值。研究人员表示，他们现在已经能够进一步改进该方法，使涂层速度达到500mm/s，模块效率接近18%。

黄说:“获得的薄膜具有较长的载流子重组寿命和较小的缺陷密度，因此有利于高效太阳能电池。”为了生产薄膜，研究人员在三碘化铅甲基钙钛矿沉积过程中调整了溶剂配位，但他们说这种方法可以应用于其他钙钛矿成分。

“作者使用挥发性和低挥发性溶剂的混合物来形成快速干燥的大面积钙钛矿薄膜，”解释说迈克尔Saliba德国达姆施塔特工业大学教授，他没有参与这项研究。“这意味着液体钙钛矿墨水干燥后会变成高质量的固体薄膜。这个过程类似于印刷报纸的技术。该混合物含有98%乙腈/2-甲氧基乙醇(3:2体积比)，这是一种高度挥发性的溶剂，以及2%的二甲基亚砜，它与钙钛矿前体的铅(II)离子配合，干燥速度更慢。黄解释说:“易干燥的溶剂可以在室温下快速涂覆，而配合溶剂可以形成大颗粒尺寸的致密钙钛矿膜。”为了加速干燥过程，科学家们在叶片后加了氮气。利用这种新方法，他们能够在钙钛矿薄膜上涂覆约225厘米的面积²柔性康宁玻璃。

约瑟夫·贝瑞美国国家可再生能源实验室的研究员指出，这项工作涉及钙钛矿光伏的两个重要问题。他说:“它解决了低成本光伏所需的高速制造的关键挑战，并提供了关于混合钙钛矿材料中形成、化学及其与电子性质关系的更普遍的交叉问题的见解。”为了制造稳定的设备，这两个挑战必须同时解决，就像黄教授的团队所做的那样。Saliba补充说，这种方法“为印刷行业的成熟沉积技术提供了一条途径”，因此可以帮助克服钙钛矿太阳能电池商业化升级的主要障碍之一。