钙钛矿太阳能电池（PSCs）被认为是下一代光伏技术极具前途的候选人，具有高效率和低生产成本，有可能彻底改变可再生能源产业。然而，现有的逐层制造工艺带来的挑战阻碍了该技术的商业化。

最近，香港城市大学（CityU）和美国国家可再生能源实验室（NREL）的研究人员联合开发了一种创新的一步解决方案“涂层法”，简化了制造过程，降低了PSC的商业化障碍。

研究人员解释说，“在不牺牲设备效率的情况下，减少设备加工步骤的数量，将有助于降低工艺复杂性和制造成本，从而提高PSC的可制造性。”

“我们开发了一种崭新的工序解决了制造的问题，我们仅须进行一个步骤的的涂层工序，即可一步到位，同时形成钙钛矿层及空穴选择层，从而获得了极佳的24.5%的太阳能转换效率，并为倒装式钙钛矿太阳能电池带来了特佳的稳定性。这有助于令这太阳能电池新技术向商品化向前迈进一步。”他们补充说。

通常，这制作工序涉及把太阳能电池的不同夹层，依次逐层沉积在彼此的上方。虽然这种方法在生产高性能钙钛矿太阳能电池方面取得了成功，但它会导致一些问题，如制造成本增加、均匀性和可重复性不理想等，可能会阻碍其商业化。

为了提高PSCs的可制造性，上述研究小组发明了一种制造高效倒钙钛矿太阳能电池的新方法，其中空穴选择层和钙钛矿光吸收剂可以在单一的溶液涂层过程中自发形成。

他们发现，如果在钙钛矿前驱体溶液中加入特定的磷酸或羧酸，在钙钛矿薄膜加工过程中，溶液会在氧化铟锡衬底上自组装。当钙钛矿结晶时，它们形成坚固的自组装单层，作为优良的孔选择接触。

研究人员表示，这种单一的溶液涂层工艺不仅解决了润湿性问题，而且通过同时创建空穴选择层和钙钛矿光吸收剂来简化器件制造，而不是传统的逐层工艺。

新发明的PSC器件的功率转换效率为24.5%，即使在连续照明下以最大功率点工作1200小时后，仍能保持其初始效率的90%以上。其效率可与市场上类似的PSC相媲美。最新研究成果已于近期发表在了《自然能源》杂志上。

该合作团队还表明，新方法与各种自组装单层分子系统、钙钛矿成分、溶剂和可扩展的加工方法（如旋转涂层和叶片涂层技术）兼容。用新方法制备的PSC与其他方法制备的PSC性能相当。

研究人员说，“通过引入这种创新的方法，我们希望通过提出一种更直接的方法来制造高性能钙钛矿太阳能电池，并有可能加速将它们推向市场的过程，从而为钙钛矿研究界做出贡献。”

未来，研究小组计划进一步探索自组装单层分子结构与钙钛矿前体之间的关系，以确定该技术的最佳自组装单层分子组，从而提高PSCs的整体性能。

编辑/范辉