研究人员利用液晶扩展钙钛矿太阳能电池

美国团队的工艺将大面积组件的效率提高至26%

有机—无机混合型钙钛矿太阳能电池（PSC）已显示出生产可再生太阳能的前景。在小型样品中，这款电池已实现26%的太阳能—电力转换效率。然而，加工溶液的过程中会产生缺陷，因此扩展钙钛矿太阳能电池以大规模生产电能一直是个挑战。

为了解决该问题，美国西北大学化学系和工程系研究人员领导的团队开发出一种方法，使钙钛矿太阳能电池更易受到行业采用和广泛使用。

研究团队利用能对温度变化做出反应并避免沉淀积累的液晶，实现对大面积钙钛矿薄膜的保护。通过此方法，湿热（85摄氏度时相对湿度为85%）稳定性更强、尺寸31平方厘米的太阳能组件的效率达到22%，稳定效率达到21%。

在此之前，30平方厘米以上钙钛矿太阳能组件的最高合格稳定孔径面积效率仅为19.5%。为使其达到更高水平，研究团队开发出一种新的材料加工方法，均匀防止大规模钙钛矿薄膜上出现缺陷，从而使稳定效率创下新高。

Ted Sargent和Mercouri Kanatzidis研究团队的博士后研究员Yi Yang表示：“液晶策略有助于解决扩展钙钛矿太阳能电池的一个关键问题，展示了在更大规模上更高效、更稳定地产生太阳能的潜力，使其在实际应用中更加稳健。从实用的角度来看，它强调将用于小型器件的成熟方法应用于大规模实施的局限性。凸显出为最大限度减少扩展钙钛矿太阳能电池时出现性能差距而开发定制解决方案的必要性。”

Yi Yang及其同事在《一种热致性液晶实现了高效稳定的钙钛矿太阳能组件》（A Thermotropic Liquid Crystal Enables Efficient and Stable Perovskite Solar Modules）一文中报告了他们的研究成果，本文于1月18日发表于《自然能源》（Nature Energy）。

此前关于液晶的研究将液晶用作钙钛矿薄膜中的普通添加剂，却忽略了液晶随温度变化的能力。以新方式使用液晶，有望调节晶体生长，防止大面积钙钛矿薄膜出现缺陷。

这种新颖的想法也为未来带来更多潜在应用。

Yi Yang表示：“该方法可扩展至夹缝式挤压型涂布工艺，有助于生产面积更大的钙钛矿子组件。探索液晶分子的功能性和相结构为增强钝化效果、提高器件稳定性提供了机会。”