钙钛矿太阳能电池的新制造方法有望突破效率极限

太阳能电池实现的直接太阳能转换可在我们未来的能源供应中发挥关键作用。提高太阳能电池的成本效益对于加速即将到来的兆瓦级太阳能产业至关重要。但是，这很复杂，因为常规晶体硅的效率极限已接近33%。一种可行的策略是制造一种太阳能电池，该太阳能电池结合了各种可以吸收更多阳光的光吸收材料，最终可以将效率提高到68%。博士 候选人王俊科(Junke Wang)已开发出一种新策略，以新型钙钛矿半导体为基础制造太阳能电池，该技术有望实现35%以上的效率。王在12月10日成功为自己的论文辩护。

钙钛矿是一种无机-有机杂化化合物，具有优异的性能，可用于太阳能电池。在十年之内，基于单个钙钛矿层的太阳能电池的效率已达到25%以上，与传统的无机太阳能技术相当。

与传统材料相比，钙钛矿具有许多优点，例如重量轻，成本低。此外，它可以由溶液混合物或油墨制成，例如用于印刷报纸的油墨。这些油墨然后可以用来在基材表面上涂覆厚度仅为几百纳米的层。结果，这种方法使从这些解决方案生产大面积太阳能电池板变得更加容易。

有趣的是，可以通过改变钙钛矿膜的化学组成来获得吸收不同颜色阳光的高质量钙钛矿材料。因此，将可以吸收不同颜色的各种钙钛矿材料堆叠在一个器件中，即钙钛矿多结太阳能电池，提供了一条激动人心的途径，以较低的制造成本打破了效率极限。

加工挑战

鉴于需要将不同的材料层沉积在彼此之上同时又彼此兼容，因此制造这样的多结太阳能电池是一项艰巨的任务。每种钙钛矿材料都需要采用一定的成膜策略来获得高性能，这给加工带来了巨大挑战。此外，由于所有钙钛矿层均由溶液加工而成，因此将一种钙钛矿材料放在另一层之上会损坏下面的层并降低电池效率。

通用沉积策略

在这项研究中，Wang及其应用物理系分子材料和纳米系统小组的同事展示了一种简单而有效的处理和集成方法，用于三种不同的钙钛矿层。

这种新方法解决了钙钛矿多结太阳能电池制造中的主要困难，适用于未来的大规模生产方法。研究人员还设计并实现了一种坚固的互连层，该互连层能够在将一层钙钛矿沉积到另一层之上时保持所有钙钛矿层的完整性。

在概念验证的太阳能电池中，三种不同钙钛矿材料的组合产生了16.8%的转换效率。随着单个钙钛矿材料的进一步开发，该策略在Wang博士期间得到了发展。研究可以将效率提高到35%以上。Wang博士的研究结果的一部分。这项研究已发表在“自然通讯”杂志的一篇论文中。