來(lái)自德國(guó)卡爾斯魯厄理工學(xué)院（KIT）和達(dá)姆施塔特技術(shù)大學(xué)的科學(xué)家們通過(guò)熱共蒸發(fā)法開(kāi)發(fā)了一種效率為19.5%的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，該方法涉及一個(gè)薄層涂層。源材料在一個(gè)高真空室中蒸發(fā)。

與基于溶液的技術(shù)相比，該研究小組稱(chēng)其對(duì)溶劑的選擇、工藝條件，甚至工藝氣氛都高度敏感，據(jù)說(shuō)共蒸發(fā)工藝需要的工藝參數(shù)更少。科學(xué)家們說(shuō)，基底材料的選擇和共蒸發(fā)鈣鈦礦薄膜的結(jié)晶學(xué)特性對(duì)于碘化鉛（PbI2）和碘化甲銨（MAI）之間形成電池過(guò)氧化物吸收體的化學(xué)反應(yīng)也是決定性的。

在共蒸發(fā)過(guò)程中控制和監(jiān)測(cè)這兩種元素的生長(zhǎng)和組成是這個(gè)制造步驟的主要挑戰(zhàn)。

學(xué)者們解釋說(shuō)：柱狀晶粒的生長(zhǎng)被確定為高度依賴(lài)于基材，并且是高質(zhì)量共蒸發(fā)過(guò)氧化物吸收體的關(guān)鍵特征。沒(méi)有水平晶界的過(guò)氧化物薄膜形態(tài)通常是首選。

他們用一種名為2,2,7,7-tetra(N,N-di-p-tolyl)amino-9,9-spirobifluorene(spiro-TTB)的無(wú)摻雜真空可加工空穴傳輸材料（HTM）制造了該裝置。

研究人員說(shuō)在這個(gè)層疊序列中，過(guò)氧化物吸收劑的共同蒸發(fā)導(dǎo)致了過(guò)氧化物薄膜所需的均勻的柱狀晶粒生長(zhǎng)，他們指出，這是實(shí)現(xiàn)19%的穩(wěn)定效率的決定性因素。

他們聲稱(chēng)，空穴傳輸層（HTL）一側(cè)的簡(jiǎn)化器件結(jié)構(gòu)，以及在富勒烯層和后電極之間使用bathocuproine（BCP）緩沖層，促進(jìn)了更好的電荷載流子傳輸和提取，這反過(guò)來(lái)又導(dǎo)致了填充因子和開(kāi)路電壓的高值。

這些裝置是已報(bào)道的最好的全蒸發(fā)過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池之一，在任何利用的功能層中都沒(méi)有基于溶劑的步驟。

在這種配置下構(gòu)建的最佳太陽(yáng)能電池實(shí)現(xiàn)了19.5%的功率轉(zhuǎn)換效率，1.08V的開(kāi)路電壓，83.0%的填充系數(shù)，以及21.6mAcm的短路電流。

研究員UlrichPaetzold說(shuō)，基于過(guò)氧化物的光伏產(chǎn)品的商業(yè)化正在進(jìn)行中。他說(shuō)，他相信基于蒸汽的路線將對(duì)這一步驟具有重要意義。

雖然一般的工藝設(shè)備本身已經(jīng)可以從其他薄膜技術(shù)中獲得，并且至少部分地能夠轉(zhuǎn)移到過(guò)氧化物基半導(dǎo)體的沉積上，但確切的工藝工程仍然需要一些研究工作，然而這些年正在大力研究。

科學(xué)家們?cè)凇稄幕A(chǔ)工作到高效太陽(yáng)能電池》中描述了這種太陽(yáng)能電池“論共蒸發(fā)過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池中襯底材料的重要性”。