一種新的、更簡單的制備穩(wěn)定鈣鈦礦太陽能電池的解決方案，克服了這種有前景的可再生能源技術大規(guī)模生產和商業(yè)化的關鍵瓶頸。

"我們的工作為在不久的將來低成本、高通量的大規(guī)模太陽能模塊的商業(yè)規(guī)模生產鋪平了道路，"洛斯阿拉莫斯國家實驗室集成納米技術中心的研究科學家研究員、該論文的通訊作者聶萬一說，該論文今天發(fā)表在Joule雜志上。"我們能夠通過兩個微型模塊來證明這種方法，它們達到了將太陽光轉化為電力的最高水平，并大大延長了工作壽命。由于這個過程簡單易行且成本低，我們相信它可以很容易地適應工業(yè)環(huán)境中的可擴展制造。"

該團隊發(fā)明了一種使用液態(tài)溶劑環(huán)丁砜的一步旋轉涂層方法。由洛斯阿拉莫斯和國立大學(NTU)的研究人員合作完成的這個新工藝，使他們能夠生產出高產、大面積的光伏設備，這些設備能高效地利用陽光發(fā)電。這些鈣鈦礦太陽能電池也有很長的使用壽命。

“我們對這一成果感到非常興奮，”南洋理工大學研究小組的首席研究員、通訊作者之一王利益教授說，“這是一條廣泛應用于富鈣鈦礦材料家族的新合成路線?！边@篇論文的第一作者、南洋理工大學的研究生黃新祥說:“我們已經實施了新的化學技術，將其推向技術相關的演示?！?/p>

幾十年來，鈣鈦礦光電被看作是市場上常見的硅基光電的有力競爭對手，在過去的十年里，鈣鈦礦光電一直是備受期待的新興技術。由于缺乏解決該領域重大挑戰(zhàn)的解決方案，商業(yè)化一直受到阻礙:將高效鈣鈦礦太陽能電池模塊的生產從工作臺到工廠車間的規(guī)模化。

該研究報告提出了一種新的制備方法，即在鈣鈦礦前驅體中引入環(huán)丁砜作為添加劑，或通過化學反應生成鈣鈦礦晶體的液體材料。與其他制造方法一樣，該晶體隨后沉積在基片上。

通過一種簡單的浸漬方法，該團隊能夠在兩個微型模塊中沉積均勻、高質量的鈣鈦礦晶體薄膜，其中一個大約16平方厘米，另一個近37平方厘米，覆蓋了一個很大的活動區(qū)域。在整個光伏組件區(qū)域制造均勻的薄膜對器件的性能至關重要。

微型模塊的功率轉換效率分別為17.58%和16.06%。這些效率是迄今為止報告的最高可實現(xiàn)的效率之一。能量轉換效率是衡量陽光轉化為電能的有效程度。

對于其他鈣鈦礦制造方法，工業(yè)化規(guī)模制造的主要障礙之一是它們狹窄的加工窗口，即薄膜可以在基片上鋪設的時間。為了得到均勻的晶體膜，并與下面的層很好地結合，沉積過程必須在幾秒鐘內被嚴格控制。

在鈣鈦礦前體中使用環(huán)丁砜將加工窗口從9秒延長到90秒，在大面積形成高度結晶的致密層，同時較少依賴于加工條件。

環(huán)丁砜法可以很容易地適應于現(xiàn)有的工業(yè)制造技術，這有助于為商業(yè)化鋪平道路。

鈣鈦礦是一種具有特定晶體結構的材料，類似于鈣鈦礦礦物。鈣鈦礦可以被制造成極薄的薄膜，這使得它們可以用于太陽能光伏電池。