美国研究人员开发出一种软性的钙钛矿太阳能电池，不仅能够达到26%的最高转换效率，同时还能采用低成本的卷对卷(roll-to-roll；R2R)工艺进行制造。
美国加州大学柏克莱分校(UC Berkeley)、罗伦斯柏克莱国家实验室(LBNL)的研究人员采用能够喷涂在软性表面的2层不同钙钛矿材料，据称可实现21.7%以及26%峰值的转换效率。
加州大学柏克莱分校物理系教授Alex Zettl表示，“我们已经为不同参数的钙钛矿太阳能电池创造了新记录，甚至包括其转换效率更高于其他的钙钛矿电池—— 21.7%，以我们才刚开始为其实现优化来看，这确实是一个惊人的数字。”Alex Zettl同时也是柏克莱实验室与Kavli能源纳米科学研究所的资深研究员。
过去有许多研究尝试结合两种钙钛矿材料，却因为不同材料影响而降低其电子性能。“而这是在一种相对上更易于控制也易于操纵的系统中，实现分级的能隙太阳能电池，”Zettl指出，“其优点在于它结合了两种相当有价值的特性：一种已知的途径——分级能隙；以及一种相对较新但具有高效率的已知材料——钙钛矿。在此研究中，我们从红外线到整个可见光谱范围扫描整个太阳能光谱，由于最大化太阳能光谱的覆盖范围，根据理论上的效率计算，应该比单能隙太阳能电池更易于达到更高效率。”
结合两种材料使其成为串联太阳能电池的关键在于单六方氮化硼的原子厚层，可分离出甲基和氨的有机分子，一个具有锡和碘，另一个则是掺杂溴的铅和碘。前者经调谐成为可优先吸收1eV能量的红外光，后者则吸收2eV的黄色光子。Zettl解释，将钙钛矿/氮化硼夹层置于石墨烯的轻质气体凝胶上，以促进细晶钙钛矿晶体的生长，作为水份阻障层，同时有助于透过太阳能电池稳定电荷传输，接着则在底部覆盖金电极，并在顶部用覆盖氮化镓层，收集在电池内产生的电子。该薄膜太阳能电池的主动层厚度大约为400nm。
新式太阳能电池的横切面显示2种钙钛矿层(米色和红色)，中间由氮化硼单原子层和较厚的石墨烯气体凝胶(深灰色)加以分隔，以避免水份破坏钙钛矿。当光线到达太阳能电池时，氮化镓(蓝色)与金(黄色)电极引导电子产生。
“我们的架构有点像打造一条高质量的汽车道路，”Zettl说。“石墨烯气体凝胶就像坚固的岩石底层或地基，而两层钙钛矿就像沉积在其上细粒砾石与砂层，氮化硼层则是砾石和沙子之间的薄层，其作用在于防止沙子扩散或混合太多更细粒的砾石。氮化镓层则是顶部的沥青层。”
“目前业界已经有这种易于制造、卷对卷太阳能电池技术的想法了，只需将塑料拉开成卷、喷涂在太阳能材料上，然后往回卷即可。透过这种新材料，我们将可为这种高性能的钙钛矿太阳电池实现卷对卷的大量生产；它真的几乎就像喷漆一样。”
编译：Susan Hong
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