EPFL研究人员突破钙钛矿太阳能电池性能的极限

EPFL的研究人员正在通过探索生长钙钛矿晶体的最佳方法来突破钙钛矿太阳能电池性能的极限。

Michael Graetzel和他的团队发现，通过在制造钙钛矿晶体时短暂地降低压力，他们能够获得有史以来测量到的大尺寸钙钛矿太阳能电池的最高性能，达到20%以上的效率，并与类似尺寸的传统薄膜太阳能电池的性能相匹配。他们的研究结果发表在《科学》杂志上。

对于钙钛矿技术来说，这是一个有希望的消息，因为钙钛矿技术成本已经很低，而且还处于工业化发展阶段。

然而，钙钛矿的高性能并不一定预示着硅基太阳能技术的末日。除了确定实际设备的稳定性外，目前钙钛矿太阳能电池原型的铅含量还需要解决安全问题。

将钙钛矿层压在硅上制造混合太阳能电池板实际上可能会促进硅太阳能电池产业的发展。效率可以超过30%，理论上限在44%左右。改进的性能将来自于利用更多的太阳能:高能量的光将被钙钛矿顶层吸收，而低能量的阳光通过钙钛矿将被硅层吸收。

从染料太阳能电池到钙钛矿

Graetzel以其透明染料敏化太阳能电池而闻名。原来，第一个钙钛矿太阳能电池是染料敏化电池，其中染料被小的钙钛矿颗粒取代。

他的实验室最新的钙钛矿原型，大约SD卡大小，看起来像一块玻璃，一面被钙钛矿薄膜变黑。与透明的染料敏化电池不同，钙钛矿太阳能电池是不透明的。

如何制作钙钛矿太阳能电池

为了制造钙钛矿太阳能电池，科学家们必须培育出具有特殊结构的晶体，这种晶体以发现钙钛矿的俄罗斯矿物学家Lev Perovski的名字命名为“钙钛矿”。

科学家们首先将一些化合物溶解在液体中制成“墨水”。然后他们把墨水放在一种特殊的可以导电的玻璃上。墨水干了之后，会留下一层薄膜，当施加温和的热量时，薄膜会在玻璃上结晶。最终的结果是形成一层薄薄的钙钛矿晶体。

棘手的部分是如何长出一层钙钛矿晶体薄膜，这样得到的太阳能电池才能吸收最多的光。科学家们一直在寻找平滑、规则的大晶粒尺寸钙钛矿层，以增加光伏发电产量。

例如，当墨水还是湿的时候，旋转细胞会使墨水变平，并吸走一些多余的液体，从而形成更常规的薄膜。Graetzel和他的团队使用的一种新的真空闪光技术也选择性地去除了多余液体中的挥发性成分。同时，真空闪光的爆发产生晶体形成的种子，导致非常规则和有光泽的高电子质量的钙钛矿晶体。

来源:http://actu.epfl.ch/