美国纽约大学、耶鲁大学、约翰霍普金斯大学与中国北京大学、电子科技大学携手合作，近日宣布已突破当前钙钛矿电池商业化难题，将光电转换效率从13%提升到17%。
近年来科学家发现钙钛矿在太阳能光伏发电方面的应用潜力，使其光电转换效率在 9 年间提升 6 倍，从 2009 年的 3.8% 进步到如今的 22.7%，更有不少研究团队透过串叠设计将硅与钙钛矿结合，将光电转换效率突破至25%。
但世上也没那么双全的事情，钙钛矿并非全能的技术，该种太阳能电池含有毒元素铅、并存在遇热衰减问题，科学家也难以在钙钛矿晶体上均匀覆涂电子传输层(electron transport layer，ETL)。虽然现在科学家已研发出无铅或是无机钙钛矿解决部分问题，实验室电池的转换效率也逐年提高，更已达到小规模商业化，但如何使用低成本方式均匀覆涂 ETL 层，一直是科学家绞尽脑汁想突破的障碍。
太阳能光伏发电结构很像三明治、通常都是层层叠叠堆起，而钙钛矿电池由上至下为玻璃、导电玻璃 FTO、带负电的 ETL、光敏层、正电的空穴传输层(HTM)和金属电极，ETL 与 HTM 位置则会依据不同钙钛矿设计互换，而所谓的 PIN 结构即是 HTM→光敏层(i)→ETL。
纽约大学坦登工程学院化学与生物分子系助理教授 Andre D. Taylor 表示，这类电池当前挑战在于，要怎么组装才不会破坏电池其他结构?因此目前 PIN 的 ETL 设计研究非常少。
其中最为常见技术为旋涂法(spin-coating)，利用向心力将 ETL 溶液分布在钙钛矿基底上，但是这种技术仅限于小范围涂布，也不适合当今的卷对卷(roll-to-roll)大型钙钛矿制程，采用此方式也会让 ETL 分布不均匀，进而降低太阳能电池性能。
因此团队透过喷涂 ETL 方式，大大减少钙钛矿成本，并可利用该方式达成大范围覆涂，让科学家打造大型太阳能板之余，还可确保电池性能。为进一步提升电池性能，研究也利用化合物苯—丁酸甲基酯(PCBM)来改进导电性、提高光捕获性能。
与其他方式相比，钙钛矿光电转换效率已从 13% 提高到 17%、提升幅度高达 30%，研究更显示可大大减少电池缺陷。
Taylor 指出，团队的喷涂方法简洁、再现性佳(reproducible)又可扩大规模。采用该喷涂方式或许可大大改善钙钛矿太阳能电池效率，并有望为 pin 型钙钛矿太阳能电池技术铺路。该研究目前已发表在《Nanoscale》。
索比光伏网 https://news.solarbe.com/201904/25/306112.html
