新加坡的研究人員建造了他們聲稱是業界最高效的大面積共蒸發太陽能電池。根據他們的研究結果，該設備表現出卓越的熱穩定性，并可能在未來幾年內達到商業成熟度。

來自新加坡南洋理工大學能源研究所的科學家開發出一種具有強大功率轉換效率和良好熱穩定性的共蒸發鈣鈦礦太陽能電池。

這些電池可用于各種應用，研究員安娜麗莎布魯諾表示，在我們的工作中，我們首次證明了熱蒸發過程在為不同架構定制鈣鈦礦吸收器方面的多功能性。

該電池具有“針”布局，并依賴于共蒸發的MAPbI3薄膜。研究人員使用的共蒸發工藝允許生產分級的、可定制的鈣鈦礦層，而無需添加額外的層或額外的鈍化步驟。在蒸發過程中，背景壓力緩慢降低，以達到所需的費米能級。這些定義了輻射能量向電化學能量的有效轉換。

在形成電池鈣鈦礦吸收器的共蒸發過程中，控制和監測碘化鉛(II)(PbI2)和甲基碘化銨(MAI)的生長和組成是該制造步驟的主要挑戰。在電池上測試了不同的電子和空穴傳輸材料(HTM)，性能最佳的器件具有由[2-(3,6-二甲氧基-9H-咔唑-9-基)乙基]膦酸制成的HTM，其也稱為MeO-2PACz。

基于自組裝單層(SAM)MeO-2PACz的冠軍電池實現了學術界所描述的20.6%的創紀錄效率和兩種不同的電池，基于2,2“,7,7”-tetra(N,N-di-p-tolyl)amino-9,9-spirobifluorene(spiro-TTB)和poly(triarylamine)(PTAA)作為HTM，各達到20.3%。

使用三種不同HTL的鈣鈦礦太陽能電池的窄功率轉換效率分布突顯了這些共蒸發器件的良好再現性，研究小組說，并指出當spiro-TTB器件放大到1cm2和1.96cm2，其效率分別達到19.1%和17.2%。

研究人員說，這些未封裝的共蒸發針狀鈣鈦礦太陽能電池表現出顯著的長期穩定性，在室溫下儲存超過1000小時后，仍能保持90%的初始功率轉換效率。

根據布魯諾的說法，這些大面積器件是迄今為止這種尺寸最有效的共蒸發鈣鈦礦太陽能電池。據說這些電池還具有出色的熱穩定性，因為它們在85°C下熱老化500小時后仍保持超過80%的初始效率。

鑒于過去幾年熱共蒸發鈣鈦礦的發展，我們可能會在未來幾年內看到這些電池實現商業化，她說。

科學家們在“Co-EvaporatedMAPbI3withGradedFermiLevelsEnablesHighPerformance,Scalable,andFlexiblepinPerovskiteSolarCells”中描述了電池和相關制造技術，該文章最近發表在AdvancedFunctionalMaterials上。