近年来，钙钛矿太阳能电池（PSC）光电转化效率攀升十分迅速，已达26.1%，并且相关科学研究渐趋成熟，钙钛矿太阳能电池具备了产业化的条件。本文详细介绍钙钛矿太阳能电池的产业化优势与挑战、制备流程与优化措施。
【钙钛矿太阳能电池】相较于【硅电池】产业化优势和挑战
钙钛矿太阳能电池效率发展十分迅速，已接近单晶硅电池效率。这源自其简单的制备工艺，廉价且丰富的原材料储备，以及低能耗、低成本的生产优势，其产业化是实现社会低碳化发展的必然要求。
表1. 钙钛矿与晶硅优势对比
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材料 |
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钙钛矿太阳能电池产业化核心难点在于钙钛矿膜本身的放大，面积越大膜内的缺陷越多，膜的均匀性越难调控；此外，产业化制备所使用的激光划线技术会产生死区，这是光伏组件功率损失的主要的来源。
研究者们已经通过各种方式克服这些挑战，以实现钙钛矿材料在太阳能电池和其他领域的大规模商业化应用。
在此背景下，为了提高钙钛矿太阳能电池的可制造性，香港城市大学朱宗龙联合美国国家可再生能源实验室Joseph M. Luther团队开发了一种自组装单层薄膜（SAM）一步策略制备高效的倒置PSC，在钙钛矿膜加工过程中将各种分子直接引入钙钛矿前体溶液中，这些分子在ITO基板上作为SAM自行组装，与空穴形成良好的层间接触。
这些设备通过钝化钙钛矿表/界面缺陷并增加触点来完成，结构为玻璃/ITO/钙钛矿/钝化剂/C60/bathocuproine（BCP）/Ag的倒置PSC，器件效率为24.5%，在持续照明下可稳定运行超过1200h。
该方法与不同的分子、钙钛矿成分、溶剂系统和涂层方法兼容。（Nature Energy , 2023, 8, 462–472）
钙钛矿电池产业化制备流程是什么？
有哪些问题还需继续探索/优化？
图2. 薄膜制备方案示意图
（J. Phys. Chem. Lett. 2018, 9, 2707−2713）
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第一种封装技术是使用蒸发金属喷射器和焊接金属带将电流从电池传导到外部，并将金属带的边缘密封，器件位于封闭空腔中心。
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第二种封装技术是利用透明的FTO电极将钙钛矿与金属电极分离，确保电极与PSCs之间有一定的横向间隙，封装的一边直接是FTO电极，进而可以更好地密封整个器件。这两种都是“封边”式封装技术。
图3. 第一代封装技术和第二代封装技术的图和毯盖、封边两种经典封装方式示意图
（Science, 2020, 368, 6497）
原文始发于微信公众号（艾邦光伏网）：钙钛矿太阳能电池的产业化优势与挑战、制备流程与优化措施
