业界最高效的大面积共蒸发太阳能电池：效率竟达到 20.6%

新加坡的研究人员建造了他们声称是业界最高效的大面积共蒸发太阳能电池。根据他们的研究结果，该设备表现出卓越的热稳定性，并可能在未来几年内达到商业成熟度。

来自新加坡南洋理工大学能源研究所的科学家开发出一种具有强大功率转换效率和良好热稳定性的共蒸发钙钛矿太阳能电池。

这些电池可用于各种应用，研究员安娜丽莎布鲁诺表示，在我们的工作中，我们首次证明了热蒸发过程在为不同架构定制钙钛矿吸收器方面的多功能性。

该电池具有“针”布局，并依赖于共蒸发的MAPbI3薄膜。研究人员使用的共蒸发工艺允许生产分级的、可定制的钙钛矿层，而无需添加额外的层或额外的钝化步骤。在蒸发过程中，背景压力缓慢降低，以达到所需的费米能级。这些定义了辐射能量向电化学能量的有效转换。

在形成电池钙钛矿吸收器的共蒸发过程中，控制和监测碘化铅(II)(PbI2)和甲基碘化铵(MAI)的生长和组成是该制造步骤的主要挑战。在电池上测试了不同的电子和空穴传输材料(HTM)，性能最佳的器件具有由[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸制成的HTM，其也称为MeO-2PACz。

基于自组装单层(SAM)MeO-2PACz的冠军电池实现了学术界所描述的20.6%的创纪录效率和两种不同的电池，基于2,2“,7,7”-tetra(N,N-di-p-tolyl)amino-9,9-spirobifluorene(spiro-TTB)和poly(triarylamine)(PTAA)作为HTM，各达到20.3%。

使用三种不同HTL的钙钛矿太阳能电池的窄功率转换效率分布突显了这些共蒸发器件的良好再现性，研究小组说，并指出当spiro-TTB器件放大到1cm2和1.96cm2，其效率分别达到19.1%和17.2%。

研究人员说，这些未封装的共蒸发针状钙钛矿太阳能电池表现出显着的长期稳定性，在室温下储存超过1000小时后，仍能保持90%的初始功率转换效率。

根据布鲁诺的说法，这些大面积器件是迄今为止这种尺寸最有效的共蒸发钙钛矿太阳能电池。据说这些电池还具有出色的热稳定性，因为它们在85°C下热老化500小时后仍保持超过80%的初始效率。

鉴于过去几年热共蒸发钙钛矿的发展，我们可能会在未来几年内看到这些电池实现商业化，她说。

科学家们在“Co-EvaporatedMAPbI3withGradedFermiLevelsEnablesHighPerformance,Scalable,andFlexiblepinPerovskiteSolarCells”中描述了电池和相关制造技术，该文章最近发表在AdvancedFunctionalMaterials上。