国际团队凭借多源共蒸发配方为规模化生产开辟通途

一个国际研究团队成功开发出一种多源共蒸发配方，此配方极大地提升了真空沉积钙钛矿薄膜的晶体质量。他们在《自然·材料》（Nature Materials）杂志发表的论文《晶体面取向全真空沉积钙钛矿太阳能电池》（”Crystal - facet - directed all - vacuum - deposited perovskite solar cells”）中公布了这一重大突破。

研究团队宣称，这一进展使得全真空沉积的单结钙钛矿电池以及硅基钙钛矿叠层太阳能电池距离规模化生产更近一步。研究人员涵盖了由香港科技大学（HKUST）电子及计算机工程学系林彦弘（Lin Yen - Hung）率领的科学家团队、牛津大学物理系Henry Snaith带领的团队、Eurac Research以及法国替代能源与原子能委员会（CEA）的格勒诺布尔阿尔卑斯大学（Université Grenoble Alpes）的合作伙伴。

当前，性能最为卓越的钙钛矿电池通常由溶液“油墨”制成，而诸多工业薄膜产品，从OLED显示屏到光学涂层，均是通过真空沉积这一清洁、无溶剂的工艺生产，该工艺能够极为均匀地覆盖大面积区域。然而，当钙钛矿完全借助真空沉积制造时，晶体的生长方式或许不尽如人意，致使薄膜更易产生缺陷且显著不稳定。

该团队发现，在热共蒸发过程中引入PbCl₂（氯化铅）“共源”能够有效引导钙钛矿晶体的生长方式。这种方法生成了一种高度有序的宽带隙钙钛矿（1.67 eV），众多晶粒以(100)“面朝上取向”排列，这是晶体薄膜更能抵御光和热驱动降解的标志，进而改善了光电性能，并在光和热应力下具备更强的稳定性。

借助这种全新的沉积配方，团队达成了首个经过认证的全真空沉积宽带隙钙钛矿太阳能电池性能，在0.25 cm²的器件上实现了18.35%的最大功率点跟踪功率转换效率。在实验室中，该电池在更具挑战性的1 cm²电池尺寸上达成了19.3%的效率，并输出了18.5%的效率。

为测试耐久性，团队遵循了有机光伏稳定性国际峰会（ISOS）协议。在严格的ISOS - L - 2加速老化测试中：全光谱、相当于1个太阳光照、无紫外线滤光片、在空气中、以开路状态在75 ± 5 °C下运行，封装后的电池在1,080小时后仍维持了80%的峰值性能。

“我们的工作解决了阻碍真空沉积钙钛矿的核心材料科学问题，”香港科技大学电子及计算机工程学系博士后、论文第一作者沈

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