意大利的研究人员正在解决两个金属卤化物钙钛矿太阳能光伏挑战，减少铅的使用并延长功率转换效率的稳定性，采用微聚光器和皮秒激光加工的新型组合。
皮秒激光图案样本 热那亚大学
来自热那亚大学和罗马大学 Tor Vergata 的研究人员正在接受两项著名的金属卤化物钙钛矿(MHP)太阳能光伏挑战，在保持高水平功率转换效率的同时减少铅含量。
据报道，通过引入微型聚光器、替代光管理策略和激光图案化技术，研究团队在2.5 × 2.5 厘米的小面积器件中看到了积极成果。与传统方法相比，“该设计提供了显著的改进”，“研究项目负责人 Shiva Navazani 告诉pv magazine。
该项目的最初想法一直持续到今年年底，是使用小面积 FAPbI3 钙钛矿太阳能电池和微透镜聚光器技术。然而，镜头制造的障碍迫使该团队转向微距镜头阵列和激光图案化基板。
它创造了微型聚光器，这是一种直径为 5 厘米的小型双凸紧凑型透镜，可将阳光集中在一个微小的有源电池区域，并放置在太阳能电池上方，彼此相距 5 厘米和 10 厘米。
Navazani 解释说，该设置增加了照射到有源光伏层的光强度，这可以“显着提高”效率，并且不需要那么多的光活性材料，从而大大减少了器件中的铅含量。
该小组在玻璃/氧化铟锡(ITO) 衬底上使用钙钛矿进行激光图案化工艺，这与放大“本质上兼容”。
在这种情况下，他们使用了皮秒 (PS) 激光直接写入，这是一种超短脉冲激光器，发射持续时间为皮秒，以产生高精度和低热损伤的特征。“激光图案结构使该设备能够在集中光下更好地承受热应力和其他影响，”Navazani 说。
使用了定制设计的直接书写模式，它与更常见的 P1、P2 或 P3 模式不同。
所谓的 P1、P2 和 P3 划线对应于构建单片互连的过程的三个划线步骤，这些连接在模块中的单元之间增加电压。P1 和 P3 步骤旨在隔离相邻单元的背接触层，P2 步骤在单元的背接触层与相邻单元的正面接触之间创建电路径。尤其是 P3 台阶，由于残留在沟槽中，通常会导致不良影响，例如背接触分层、剥落或电气隔离不良。
据研究人员称，据报道，与无图案样品相比，激光加工有助于提高效率，因为它具有更“均匀的结构以及更高的热和其他应力耐受性”。
其它性能方面的测试正在进行中，包括降解研究和铅材料释放分析。它们将在项目的最后阶段结束。
一些初步发现已在 PVSPACE 2023、EUPVSEC 2024 和 HOPV 2025 的三篇会议论文中公布。后者的标题是“Optimizing Light Management in Perovskite Solar Cells via Microstructure Design”。同行评议的结果尚未公布。
该项目名为“超越 Shockley-Queisser 极限的自修复丝网印刷钙钛矿光伏”，被称为 Sherpa，计划于今年完成。这是欧盟根据 Marie Skłodowska-Curie Action 倡议资助的项目。
