这些晶体结构显示出巨大的希望，因为它们可以吸收几乎所有波长的光。钙钛矿太阳能电池已经小规模商业化，但最近其功率转换效率(PCE)的巨大改进推动了将它们用作太阳能电池板的低成本替代品的兴趣。

在今天在线发表于2018年6月28日的“纳米尺度”(皇家化学学会出版物)的封面文章中，研究团队揭示了一种新的可扩展方法，将关键组分应用于钙钛矿电池，以解决一些主要的制造挑战。研究人员能够以一种新的方式在钙钛矿光伏电池中应用关键电子传输层(ETL)-喷涂-使ETL具有优异的导电性和与其邻居钙钛矿层的强大界面。

该研究由纽约大学Tandon工程学院化学与生物分子工程系副教授AndréD。Taylor领导，郑一帆是该论文的第一作者，北京大学研究员。共同作者来自中国电子科技大学，耶鲁大学和约翰霍普金斯大学。

大多数太阳能电池都是以这样的方式分层的材料“三明治”：当光线照射到电池的表面时，它会激发带负电的材料中的电子，并通过将电子移向带正电的“空穴”的网格来建立电流。在具有简单平面取向的钙钛矿太阳能电池中，称为针(或倒置时的压区)，钙钛矿构成带负电的ETL和带正电的空穴传输层(HTL)之间的光捕获本征层(引脚中的“i”)。

当正电荷和负电荷层分离时，该结构表现得像Pachinko的亚原子游戏，其中来自光源的光子从ETL中移除不稳定的电子，导致它们朝向三明治的正HTL侧落下。钙钛矿层加速了这种流动。虽然钙钛矿因其对空穴和电子的强亲和力及其快速反应时间而成为理想的本征层，但商业规模制造已证明具有挑战性，部分原因是难以在钙钛矿晶体表面上有效地施加均匀的ETL层。。

研究人员选择化合物[6,6]-苯基-C(61)-丁酸甲酯(PCBM)，因为它作为ETL材料的记录，并且因为PCBM应用于粗糙层提供了改善导电性的可能性，-可穿透的界面接触和增强的光捕获。

“对平面引脚设计的ETL选项进行的研究很少，”泰勒说。“平面电池面临的主要挑战是，你如何以不破坏相邻层的方式组装它们?”

最常见的方法是旋转浇铸，其涉及旋转电池并允许向心力将ETL流体分散在钙钛矿基底上。但是这种技术仅限于小表面，并导致不一致的层降低太阳能电池的性能。旋转铸造也可以通过诸如卷对卷制造的方法商业化生产大型太阳能电池板，其中柔性销平面钙钛矿结构在其他方面非常适合。

研究人员转而采用喷涂技术，将ETL均匀地应用于大面积区域，适用于制造大型太阳能电池板。他们报告的效率比其他ETL高出30%-从PCE的13%到超过17%-并且缺陷更少。

泰勒补充道，“我们的方法简洁，高度可重复，可扩展。它表明喷涂PCBMETL可以提高钙钛矿太阳能电池效率基线的广泛吸引力，并为破纪录的钙钛矿太阳能电池提供理想的平台。不久的将来