钙钛矿是太阳能领域相当热门的一种晶体材料。钙钛矿的太阳能电池制作成本相对较小，它们的光电转换效率近年来也是迅速增加。 研究人员报道过效率高于20%的钙钛矿电池，可与传统的硅电池媲美。然而，目前为止，那些高效率是在只有0.1平方厘米大小的电池上实现的，这种尺寸只适用于实验室测试，但不适用于太阳能电池板。
“用于效率测试的微小电池使得钙钛矿与其他现有的光伏太阳能电池技术比起来显现出一些问题，”布朗大学工程教授，分子和纳米级创新研究所主任和该项研究的作者之一Nitin Padture 说，“但是我们证明了，通过改进后的工艺，可以在大于1cm2的面积上实现15%的能量转换效率，这是真正的进步。”
在较大的钙钛矿电池上保持较高的效率已被证明是一个挑战，Padture说。“钙钛矿的问题是当你试图使用传统方法制作较大薄膜时，你会发现薄膜中的缺陷降低了效率。
布朗和NREL的研究者报告的制造过程建立在之前由Padture实验室一个研究生周元元（音译）开发的方法之上。该方法包括溶剂溶解钙钛矿前驱体，并涂覆于基底上，然后溶解在第二溶剂(称为抗溶剂，能选择性地捕获前驱体溶剂并将其溶解掉)。剩下的是一个超光滑的钙钛矿晶体薄膜。
在这个新的研究中，周元元和NREL的博士后研究员杨孟津（音译）开发了一种将钙钛矿晶体生长到更大的尺寸的方法。该方法添加过量的有机前驱体，这些前驱体可以将小的钙钛矿晶体“粘结”起来，并帮助它们在随后的热处理中融入大的晶体之中，多余的前驱体也将在热处理中被除去。
“完整的覆盖率和均匀性来自溶剂法，”Padture说。“一旦我们能完全覆盖，然后我们就可以增加晶体的尺寸。这可以给我们更少的缺陷和更高的效率。“15%的工作效率是一个良好的开端，Padture说，但仍有改进的余地。最终，他想在大面积电池上达到20-25%的效率，他认为可以使用这个或类似的方法实现这一目的。
Padture和布拉斯加-林肯大学的同事们最近被美国国家科学基金会给予价值400万美元的资助来继续钙钛矿的研究。
该研究成果已经发表在 Advanced Materials 上。
