澳大利亞莫納什大學的研究人員與中國武漢理工大學開展了一項合作，雙方表示，他們能夠使用醋酸鉛作為制造甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽能電池的前體材料，轉換效率達到21%。

據稱，該效率是由非鹵化物鉛源制成的設備的佳記錄結果。這可以為工業化制造耐用、高效的鈣鈦礦光伏鋪平道路。

通常，大多數鈣鈦礦太陽能電池研究使用的是鹵化鉛，特別是一種被稱為碘化鉛的化合物。但碘化鉛的純度必須達到99.99%，因此在電池中的使用成本很高。

為了解決這個問題，該團隊成為首 個使用醋酸鉛而不是碘化鉛制造穩定的甲酰胺-銫鈣鈦礦太陽能電池的團隊。

測試裝置顯示出很強的熱穩定性，在65°C下運行3300小時后仍能繼續工作，沒有出現效率損失。

使用這些電池的較小的原型太陽能組件實現了18.8%的效率。大面積的鈣鈦礦層通過一個單一步驟的葉片涂層制成，證明了工業化制造的潛在可行性。

首 席作者、莫納什大學博士生Jie Zhao表示："我們已經能夠在一步式旋涂工藝中使用醋酸鉛，獲得完 美的、高質量的甲酰胺-銫鈣鈦礦薄膜......由于我們不需要抗溶劑，我們可以通過葉片涂層等大規模技術來實現這一點，這意味著具備了工業化生產的可行性。”

秘密成分銨

與硅相比，由鈣鈦礦制成的薄膜太陽能電池具有改變太陽能領域的潛力，因為它們的制造成本低、靈活性高而且帶隙可調節。

然而，研究人員仍在努力解決可靠性問題，必須找到一種方法來制造可實現商業化生產的設備。

由于其卓 越的穩定性，研究人員確定，使用甲酰胺和銫制造的鈣鈦礦是理想的商用候選方案。之前使用醋酸鉛作為前體合成它們的嘗試失敗了。

為了調查和解決這個問題，研究人員研究了基本的分子機制。

通過X射線衍射和核磁共振波譜，研究人員確定了在關鍵階段使用銨作為揮發性陽離子(帶正電的離子)的必要性。

特約作者Sebastian Fürer表示，“銨的存在起到了在退火過程中驅除殘留醋酸的作用，不會形成不需要的副產品。”

研究人員表示，化學合成物醋酸鉛是一種非常有前途的替代前體，可以創造出比鹵化鉛缺陷更少的光滑薄膜。

到目前為止，醋酸鉛僅被用于制造甲基銨或銫基鈣鈦礦，這些物質相對不穩定，不適合實際應用。

通訊作者Wenxin Mao表示：“我們為整個研究界提供了制造高質量鈣鈦礦太陽能電池的第 二種方法。”

Helmholtz-Zentrum Berlin中心的研究人員表示，他們在疊層太陽能電池中實現了32.5%的轉換效率，這是這項技術有史以來的高紀錄，也是一項世界紀錄。這種新的疊層太陽能電池由一個底部硅電池和一個頂部鈣鈦礦電池組成。

11月，來自德國斯圖加特Baden-Württemberg太陽能和氫氣研究中心的一個研究小組將鈣鈦礦與銅銦鎵硒相結合，打造出效率超過21%的疊層太陽能組件。