瑞士洛桑联邦理工学院（EPFL）2016年6月9日宣布，采用涂布工艺与简易真空工艺相结合的技术，试制出了单元尺寸为SD卡大小的钙钛矿太阳能电池，单元转换效率超过20％。相关成果于本月13日刊登在学术期刊《科学》（Science）上。


      单元转换效率最高的钙钛矿太阳能电池是韩国化学研究所（KRICT）与韩国蔚山科技大学（UNIST）开发的单元，效率为22.1％，但单元面积非常小，仅为0.1cm2。此次是首次以较大的单元尺寸（SD卡大小）实现了超过20％的单元转换效率。


      开发该单元的团队是因开发染料敏化太阳能电池而知名的EPFL光子学和界面实验室物理化学专业的教授米夏埃尔·格雷策尔（Michael Graetzel）的研究小组。格雷策尔等人首先采用旋涂技术在玻璃基板上涂敷了作为吸光层的钙钛矿墨水（YouTube视频）。然后采用一种名叫“真空闪蒸”（Vacuum Flash）的工艺，一边抽真空一边进行墨水的晶体化。据EPFL介绍，这种方法可以去除多余成分，促进籽晶的形成，从而实现晶体化。最后成功获得了高品质钙钛矿晶体。


      还打算实现30％以上的转换效率


      格雷策尔预测，通过采用钙钛矿太阳能电池与现有硅类太阳能电池相结合的串联结构，可使转换效率达到30％以上。据他介绍，这种太阳能电池的理论效率高达44％。


      团队采用“真空闪蒸”（Vacuum Flash）的工艺，最后获得的钙钛矿太阳能电池光滑发亮，最低PCE为19.6%，最高可达到20.5%，超过了目前在相近尺寸下的15.6%的光电转换效率记录。另外，该项成果具有可重复性，经过正向与反向测试的J-V曲线几乎可以完全重叠，没有明显的滞后出现。


      为什么钙钛矿光伏技术能有如此迅速的进步呢？


      这主要是由钙钛矿材料本身的优异性能决定的。有机－无机复合型钙钛矿材料在光伏应用中的性能优势如下：


      （1） CH3NH3PbI3 类型的钙钛矿材料是直接带隙材料，这意味着钙钛矿具有很强的吸光能力。


      （2） 钙钛矿材料具有很高的载流子迁移率。


      （3）钙钛矿材料的载流子迁移率近乎完全平衡，也就是说钙钛矿材料中电子和空穴的迁移率基本相同。


      （4）钙钛矿晶体中的载流子复合几乎完全是辐射型复合。


      （5）钙钛矿材料可溶解。


      产业界曾对钙钛矿太阳能电池的稳定性有过许多质疑


      早期的钙钛矿太阳能电池使用了许多不成熟的材料，例如Spiro-OMeTAD等有机半导体材料，因此在光照下很不稳定。近年，随着新材料的应用，钙钛矿太阳能电池的稳定性已经不再是一个问题。许多实验室都报道了“双85”条件下的钙钛矿太阳能电池测试数据，从目前积累的实验数据看，量产型的钙钛矿太阳能电池在地表环境下完全可以达到与多晶硅相同的使用寿命。


      另一个备受关注的问题是钙钛矿材料的环保问题。目前大部分高性能钙钛矿光伏材料都含有铅元素，而公众对铅元素的使用极为敏感。事实上，因为钙钛矿太阳能电池中的钙钛矿层通常只有几百纳米厚，电池中的含铅量极低。一个汽车铅酸电池中所含的铅，足够制作至少70kW钙钛矿光伏组件。


      钙钛矿技术具有巨大的潜力，可望同时实现和砷化镓一样高的性能以及比多晶硅电池还低的制造成本。近年的技术进展已经明确，钙钛矿光伏技术并没有难以逾越的原理性问题，钙钛矿技术实现商业化生产不会太远了。


      通过上文的介绍，大家对钙钛矿太阳能电池效率升至22.1％是不是了解的更多了呢？更多相关资讯敬请登陆：http://www.ntaxdz.com