19.5%的转换效率!给太阳能电池加层"涂料"反而获得意想不到的结果

来自德国卡尔斯鲁厄理工学院（KIT）和达姆施塔特技术大学的科学家们通过热共蒸发法开发了一种效率为19.5%的钙钛矿太阳能电池，该方法涉及一个薄层涂层。源材料在一个高真空室中蒸发。

与基于溶液的技术相比，该研究小组称其对溶剂的选择、工艺条件，甚至工艺气氛都高度敏感，据说共蒸发工艺需要的工艺参数更少。科学家们说，基底材料的选择和共蒸发钙钛矿薄膜的结晶学特性对于碘化铅（PbI2）和碘化甲铵（MAI）之间形成电池过氧化物吸收体的化学反应也是决定性的。

在共蒸发过程中控制和监测这两种元素的生长和组成是这个制造步骤的主要挑战。

学者们解释说：柱状晶粒的生长被确定为高度依赖于基材，并且是高质量共蒸发过氧化物吸收体的关键特征。没有水平晶界的过氧化物薄膜形态通常是首选。

他们用一种名为2,2,7,7-tetra(N,N-di-p-tolyl)amino-9,9-spirobifluorene(spiro-TTB)的无掺杂真空可加工空穴传输材料（HTM）制造了该装置。

研究人员说在这个层叠序列中，过氧化物吸收剂的共同蒸发导致了过氧化物薄膜所需的均匀的柱状晶粒生长，他们指出，这是实现19%的稳定效率的决定性因素。

他们声称，空穴传输层（HTL）一侧的简化器件结构，以及在富勒烯层和后电极之间使用bathocuproine（BCP）缓冲层，促进了更好的电荷载流子传输和提取，这反过来又导致了填充因子和开路电压的高值。

这些装置是已报道的最好的全蒸发过氧化物太阳能电池之一，在任何利用的功能层中都没有基于溶剂的步骤。

在这种配置下构建的最佳太阳能电池实现了19.5%的功率转换效率，1.08V的开路电压，83.0%的填充系数，以及21.6mAcm的短路电流。

研究员UlrichPaetzold说，基于过氧化物的光伏产品的商业化正在进行中。他说，他相信基于蒸汽的路线将对这一步骤具有重要意义。

虽然一般的工艺设备本身已经可以从其他薄膜技术中获得，并且至少部分地能够转移到过氧化物基半导体的沉积上，但确切的工艺工程仍然需要一些研究工作，然而这些年正在大力研究。

科学家们在《从基础工作到高效太阳能电池》中描述了这种太阳能电池“论共蒸发过氧化物太阳能电池中衬底材料的重要性”。