使用环丁砜添加剂的新浸渍工艺创造了高性能钙钛矿太阳能电池。该方法价格低廉，非常适合扩大到商业生产。信用:洛斯阿拉莫斯国家实验室一种新的、更简单的制造稳定钙钛矿太阳能电池的解决方案克服了这种有前途的可再生能源技术大规模生产和商业化的关键瓶颈，这种技术十多年来一直遥不可及。“我们的工作为在不久的将来大规模太阳能组件的低成本、高通量商业规模生产铺平了道路，”洛斯阿拉莫斯国家实验室集成纳米技术中心的研究员、该论文的对应作者万依·聂说，该论文今天发表在《焦耳》杂志上。“我们能够通过两个微型模块来演示这种方法，这两个模块达到了将阳光转换为电能的最高水平，大大延长了使用寿命。由于这种工艺简单且成本低，我们相信它可以很容易地适应工业环境中的可扩展制造。”
该团队利用液体溶剂环丁砜发明了一步旋涂法。这个新的过程使得洛斯阿拉莫斯和国立台湾大学(NTU)的研究人员合作的团队能够生产出高产量、大面积的光伏器件，这种器件能够高效地利用阳光发电。这些钙钛矿太阳能电池也有很长的使用寿命。
“我们对这一成就感到兴奋，”NTU集团首席研究员、相应作者之一王立义教授说，“这是一条新的合成路线，在丰富的钙钛矿材料家族中广泛适用。”NTU的研究生黄新祥是这篇论文的第一作者，他说:“我们已经实施了新化学，把它推向技术相关的示范。”
几十年来，钙钛矿光伏被视为市场上常见的硅基光伏的可行竞争对手，在过去十年里，它一直是备受期待的新兴技术。商业化受到阻碍，因为缺乏解决该领域面临的g rand挑战的方案:将高效率钙钛矿太阳能电池模块的生产从台式扩大到工厂车间。
该研究论文通过在钙钛矿前体中引入环丁砜作为添加剂，或者通过化学反应产生钙钛矿晶体的液体材料，展示了一种新的制备方法。如同在其他制造方法中一样，然后将晶体沉积在衬底上。
通过简单的浸渍方法，该团队能够在两个微型模块中沉积均匀、高质量的钙钛矿晶体薄膜，覆盖大的有源区，一个模块约为16平方厘米，另一个模块约为37平方厘米。在整个光伏模块区域上制作均匀的薄膜对于器件性能至关重要。
微型模块的功率转换效率分别为17.58%和16.06%。这些效率是迄今为止报告的最高可实现效率之一。电能转换效率是衡量阳光转化为电能的有效程度。
对于其他钙钛矿制造方法，工业规模制造的主要障碍之一是其狭窄的加工窗口，即薄膜可以放置在衬底上的时间。为了获得均匀的晶体薄膜，并与下面的层很好地结合，沉积过程必须严格控制在几秒钟之内。
在钙钛矿前体中使用环丁砜将加工窗口从9秒延长到90秒，在大面积上形成高度结晶的致密层，同时减少对加工条件的依赖。
环丁砜方法可以很容易地适应现有的工业制造技术，这有助于为商业化铺平道路。
钙钛矿是具有类似于矿物钙钛矿的特殊晶体结构的任何材料。钙钛矿可以被设计和制造成更薄的薄膜，这使得它们可用于太阳能光伏电池。
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