研究人员开发了更好的制作钙钛矿太阳能电池的方法

Perovskite太阳能电池可能是基于硅的太阳能电池廉价，有效的替代品。一种新技术可以在室温下潜在地批量生产较薄的钙钛矿薄膜，而不会牺牲质量。薄膜Perovskite太阳能电池可用于可以产生电力的彩色窗户。

使用Perovskite，来自棕色大学的工程师已经开发了一种廉价，高效的替代硅的太阳能电池。

罗德岛（棕色大学） - 由棕色大学博士学位的研究。学生揭示了一种在太阳能电池中使用光吸收钙钛矿薄膜的新方法。

新方法涉及室温溶剂浴以产生钙钛矿晶体，而不是电流结晶方法中使用的热量。在皇家化学材料学会中发表的研究表明，该技术在大面积上产生了精确控制的高质量晶体薄膜，可以指出促进钙钛矿细胞的批量生产方法。

佩洛夫斯基酯，一类结晶材料，在清洁能源世界中引起了搅拌。Perovskite薄膜是优异的光吸收器，并且比标准太阳能电池中使用的硅晶片更便宜。钙钛矿细胞的效率 - 转换为电力的阳光百分比 - 在短短几年内以惊人的速度增加。2009年推出的第一个Perovskite细胞仅管理效率约为4％，从标准硅细胞吹嘘的25％效率远远哭泣。但到去年，Perovskite细胞已被认证为20％以上的效率。表现的快速改善是有前途的，研究人员正在赛车开始使用商业产品中的钙钛矿细胞。

有许多不同的方式来制造电影，但几乎所有这些都需要热量。将钙钛矿前体化学物质溶解在溶液中，然后将其涂覆到基材上。施加热量以除去溶剂，使钙钛矿晶体留在膜上的膜中。

“人们已经在相对较小的区域上制作了良好的电影 - 一小部分厘米或如此正方形。但是，他们必须从100到150摄氏度的温度下，加热过程导致一些问题，“分子和纳米级创新研究所的工程教授Nitin Pature说。

例如，晶体经常在热处理时不均匀地形成，在膜中留下微小的针孔。在太阳能电池中，那些针孔可以降低效率。热量也限制了可以沉积薄膜的基板。例如，不能使用柔性塑料基材，因为它们受高温损坏。

诸如帕特鲁的实验室的研究生yuanyuan周，想看看是否有一种方法可以制造钙钛矿晶体薄膜，而无需施加热量。他提出了所谓的溶剂溶剂萃取（SSE）方法。

在方法中，钙钛矿前体溶解在称为NMP的溶剂中并涂覆到基材上。然后，代替加热，基材沐浴在乙醚（DEE）中，第二种溶剂选择性地抓住NMP溶剂并将其熄火。剩下的是钙钛矿晶体的超光滑薄膜。

因为没有涉及加热，所以晶体可以在几乎可以在柔性光伏中使用的任何基材 - 甚至是热敏聚合物基材。另一个优点是整个SSE结晶过程需要不到两分钟，而与每小时以上进行热处理。这使得该过程更容易批量生产，因为它可以在装配线种类的过程中进行。

SSE方法还使电影能够在保持高质量的同时使薄膜变薄。标准钙钛矿薄膜通常大约300纳米厚。但周一直能够使高品质的薄膜变薄为20纳米。SSE薄膜也可以更大 - 几厘米正方形 - 不产生针孔。

“使用其他方法，当厚度低于100纳米时，您几乎可以完全覆盖电影，”周说。“你可以制作一部电影，但你得到了很多针孔。在我们的过程中，您可以均匀地将电影均匀地达到20纳米，因为室温下的结晶更平衡，并且在沐浴时立即发生在整个胶片上。“

这些超薄薄膜部分是透明的（标准厚度的薄膜是黑色和不透明的），因此研究人员说，它们可用于制造光伏窗。通过调整钙钛矿前体溶液组合物，周已经能够以不同的颜色制造细胞。

“这些可能是可以用于装饰，建筑集成窗口，可以赋予电力，”抓斗说。

小组计划做更多的工作来改进这个过程，但他们受到早期结果的鼓舞。与科学家合作在科罗拉多州的全国可再生能源实验室，初步测试用SSE薄膜制造的细胞显示出超过15％的转换效率。基于使用该过程制造的半透明80纳米膜的太阳能电池显示出比任何其他超薄膜更高的效率。

“我们认为这可能是朝着各种市售的钙钛矿细胞产品的重要一步，”帕特说。

本文附加作者是蒙金杨和全国可再生能源实验室的开朱;吴文文吴，棕色博士后研究员;和亚历山大L. Vasiliev国家研究中心Kruchatov Institute。该作品得到了国家科学基金会的批准（赠款号DMR-1305913）和棕色大学研究生院。美国能源部在合同号NOS的合同中得到了全国可再生能源实验室的工作.DE-AC36-08-GO28308和DE-FOA-0000990。周和掠夺已经提交了基于这项工作的临时专利。

出版物：Yuanyuan Zhou等，“通过溶剂溶剂萃取高性能太阳能电池的”杂交钙钛矿薄膜的室温结晶“，”J. Mater。化学A，2015; DOI：10.1039 / C5TA00477B

图像：抓住实验室/棕色大学