(点击图片查看全貌)研究人员已经开发了一种新的精密喷涂方法，称为连续喷涂沉积，使多层钙钛矿吸收器可以用于先进的太阳能电池设计，并可以大规模生产。该技术可用于创建具有任意层数的钙钛矿结构。图片来源:Mahidol大学的Pongsakorn Kanjanaboos

　　新方法为制备多层钙钛矿太阳能电池提供了一种实用的方法。

　　虽然钙钛矿是一种很有前途的替代品，可以用来制造当今大部分太阳能电池的硅，但需要新的制造工艺使其商业化生产。为了填补这一空白，研究人员开发了一种新的精密喷涂涂层方法，使更复杂的钙钛矿太阳能电池设计成为可能，并可以大规模生产。

　　钙钛矿很有希望用于下一代太阳能电池，因为它们吸收光线并将其转化为能量的效率更高，而且可能比硅更低的生产成本。钙钛矿甚至可以喷到玻璃上制造出能产生能量的窗户。

　　来自泰国Mahidol大学理学院材料科学与创新学院的研究团队负责人Pongsakorn Kanjanaboos说:“我们的工作展示了一种以可控的厚度和沉积速率一层一层沉积钙钛矿的过程。”“这种新方法使太阳能电池的堆叠设计具有更好的性能和稳定性。”

　　在光学学会(OSA)的《光学材料快报》(Optical Materials Express)杂志上，Kanjanaboos和他的同事们描述了他们新的喷涂涂层方法，称为连续喷涂沉积，并表明它可以用来制造多层钙钛矿设计。在每一层应用不同的钙钛矿材料可以定制设备的功能或能力，以满足特定的性能和稳定性要求。

　　更好的喷洒方法

　　钙钛矿的优点之一是它们是可溶解处理的，这意味着太阳能电池是通过在低温下将液态钙钛矿干燥成固体制成的。这种制造工艺比传统的制造工艺要容易得多，也便宜得多硅太阳能电池，这一过程需要非常高的温度和切割固体材料成晶圆。

　　研究人员通过在不同的具有更好电学性能的钙钛矿材料上沉积具有更高稳定性的钙钛矿材料来演示这项技术。在每一层应用不同的钙钛矿材料，可以定制设备的功能或满足特定的性能和稳定性要求。图为该论文的第一作者本科生Koth Amratisha(左)和他的导师Pongsakorn Kanjanaboos(右)。图片来源:Mahidol大学的Pongsakorn Kanjanaboos

　　然而，通常用于制造钙钛矿的溶液过程不允许多层设计，因为上层倾向于溶解已经干燥的下层。为了克服这一挑战，研究人员转向了一种被称为连续喷雾沉积的工艺，即将材料的微小液滴应用到表面上。

　　在尝试了不同的喷涂方法后，他们发现了一种可以在100°C左右的温度下工作的方法。然后，他们优化了喷雾参数，以确保微小的液滴在接触已经干燥的下层时立即干燥并结晶成固体钙钛矿。

　　构建多层设备

　　Pongsakorn说:“通过我们的喷涂工艺，上层的解决方案不会影响构成第一层的固体膜。”“通过精确控制每一层的厚度和沉积速率，可以设计和创建任意数量的堆叠钙钛矿结构的无限组合。”

　　研究人员通过在不同的具有更好电学性能的钙钛矿材料上沉积具有高稳定性的钙钛矿材料来演示这项技术。这种双层半透明钙钛矿器件层数清晰，同时具有良好的性能和稳定性。

　　研究人员计划使用这种新方法制造具有新功能的多层钙钛矿器件，并将性能和稳定性结合在一起，这在以前是不可能的。