极薄太阳能电池成功减厚至70纳米

日本冲绳科学技术大学(OIST)能源材料和表面科学部的带头人Yabing Qi教授今年早些时候在期刊Chemistry of Materials上对钙钛矿太阳能电池外层中的孔隙进行了研究。因为最外空穴传输层的孔隙会加速钙钛矿太阳能电池的退化，因此世界各地的研究人员正在努力开发钙钛矿这样一种人造有机-无机杂化材料，以期能够替代硅太阳能电池。

文章第一作者，OIST大学的研究员Min-CherlJung说到：“孔隙会吸收水分和氧气，腐蚀掉作为能量转换层的钙钛矿材料。而如果空穴传输层没有孔隙，那么钙钛矿就不易损耗，电池寿命也会加长。”

针对螺环二芴(spiro-OMeTAD)材料制备的太阳能电池外层，他们并没有采用常规的溶解然后旋凃的方法，而是在真空容器中使spiro-OMeTAD粉末蒸发覆膜到电池上，成功消除了孔隙。

蒸发过程中，太阳能电池是倒置在真空容器上壁的，当spiro-OMeTAD受热蒸发时，气体分子会均匀地附着在钙钛矿层上，就像雪花铺满大地一样，只不过是颠倒了过来。

Jung说道：“真空蒸发使我们能够更加精确地控制沉积速率和电池外层厚度，我们现在可以把太阳能电池的厚度从200纳米减少至70纳米。”这种方法也使研究小组可以更精确地控制添加其他成分来增加导电性，并且还有个更显著的作用，那就是里外层能级水平可以很好地协调，使“空穴”在电路中能更好地携带正电荷进行运动。

Jung说：“电池外层和钙钛矿材料之间一点很小的差别可能就会产生更高的能量效率。”

另外，蒸发法也增长了太阳能电池的使用寿命，可持续使用35天以上，而原来传统的电池的可能几天就失效了。蒸发制备的太阳能电池虽然比硅太阳能电池便宜，但却比旋涂法贵。现在，研究小组正在研究如何取得成本和效率的双赢，并希望利用溶液法来消除孔隙。