更好的太阳能电池的串联方法

钙钛矿基太阳能电池于2009年首次被证明具有甲基铵溴化铅和甲基铵碘化铅的优异光吸收性能，统称为卤化铅钙钛矿，或更简单地称为钙钛矿。虽然这些第一批钙钛矿太阳能电池的效率并不高，但它是光伏研究新道路的开始。

如今，很明显，未来的太阳能电池很可能将这些钙钛矿与传统硅结合起来。 Erkan Aydin、Stefaan De Wolf 和来自 KAUST 的团队研究了如何将这种串联技术走出实验室并扩大规模用于商业制造。[1]

人们对钙钛矿的兴奋源于这样一个事实：它们可以在低温下制造，并且很容易沉积在大多数表面上，包括柔性表面，这使得它们比硅太阳能电池板更轻、适应性更强，而且可能更便宜。

“钙钛矿和硅太阳能电池都已被证明是高效的;然而，在一个电池中同时使用它们可以最大限度地减少未转化为电荷的损失，从而更好地利用阳光，”Aydin 说。

艾丁和他的合著者描绘了串联太阳能电池制造的发展，这些发展可以增加尺寸和功率转换效率。但他们强调，需要其他方法才能使其具有商业可行性。

例如，一项挑战是硅表面的形貌影响钙钛矿的沉积。迄今为止性能最好的实验室设备使用了钙钛矿前体墨水的旋涂与​​反溶剂处理相结合。然而，这种方法不适合商业加工，因为它难以扩大规模并且浪费大量材料。艾丁和合著者讨论了狭缝模头涂层和物理气相沉积等替代方法的优缺点。

另一个考虑因素是水分和热量及其与光的结合会加速钙钛矿子电池的降解。作者详细介绍了钙钛矿/硅串联太阳能电池的各种加速老化和真实环境测试，并强调了在这个方向上集中努力的必要性。这些有助于预测钙钛矿/硅模块在各种恶劣环境下的可靠性和使用寿命。

“我认为最大的挑战是提高钙钛矿子电池的可靠性，”艾丁说。 “我们迄今为止的研究活动表明，我们还没有达到任何根本性的极限，因此我们需要更加集中的努力来实现长期稳定的设备。”

概念验证串联模块已经推出。然而，考虑到重大的实际挑战，目前尚不清楚钙钛矿/硅串联材料何时能达到市场级别。然而，成功开发高效商用太阳能电池对于满足日益增长的能源需求同时减少对环境的影响至关重要。