钙钛矿太阳电池被证明能够高效的将阳光转化为电能，但尚未走出实验室。

　　钙钛矿晶体结构必须小心地生长在衬底上，实验室中通常采用实验室规模的旋涂工艺进行，但这种技术不能扩展到大规模制造。使用可扩展沉积方法制造的最佳的器件仍然落后于最先进的旋涂设备，虽然该方法适合未来模块化生产。

　　NREL科学家在“自然能源”（Nature Energy）发布的一篇新文章“可扩展高效太阳能电池广泛加工窗口的钙钛矿墨水”中阐述了如何克服这一障碍。NREL化学与纳米科学中心的高级科学家朱凯为该论文的主要作者。合作作者有杨孟金，李振，马修·里斯，奥巴迪亚·里德，董浩金，塞巴斯蒂安·西奥，Talysa Klein，约瑟夫·贝瑞和来自NREL的Michael van Hest，以及托莱多大学的Yanfa Yan。

　　研究人员将化学品涂层沉积在基底上并加热以使材料完全结晶，用以产生钙钛矿薄膜。所涉及的各个步骤通常彼此重叠，因此过程较为复杂。

　　其中一个关键步骤是需要添加抗溶剂以提取化学物质的前驱体，从而产生质量好的晶体。该步骤的窗口在几秒钟内打开和关闭，这不利于制造过程，因为制作此时间窗口需要一定精度。

　　NREL研究人员能够将窗户时间保持长达8分钟。

　　钙钛矿油墨前躯体的配方包括含氯甲基铵碘化铅前驱物以及溶剂，以及可以通过旋涂或刮刀涂布方法沉积在基材上的抗溶剂。经过测试，两种方法产生的薄膜形态和器件性能相差无几。刮刀涂布对制造商更有吸引力，因为它可以轻松扩大。

　　研究人员测试了一种含有过量甲基碘化铵（MAI）的前体油墨，另一种含有加入的甲基氯化铵（MACI）的前体油墨。 MACI在减少钙钛矿需要的热处理长度方面被证明是最有效的，MACI溶液将时间缩短到大约一分钟，而MAI溶液需要10分钟。更短的时间也应该对制造商更有吸引力。

　　NREL科学家使用刀片涂覆的吸收体制造了一个约12.6cm2，包含四个钙钛矿电池的模块，其中，能将阳光转化为能量的活性面积为11.1cm2，稳定转换效率为13.3%。

　　这项研究得到美国能源部太阳计划项目的支持，该项目旨在努力降低太阳能发电成本并支持太阳能采用。（工业和信息化部电子第一研究所 张慧）