顯著的效率和成本優勢有望推動鈣鈦礦太陽能電池在未來跨過商業化門檻，分享乃至顛覆未來的光伏市場。但是，盡管前景樂觀，仍有幾朵烏云籠罩在鈣鈦礦太陽能電池真正走向商業化的路途上。正如美國可再生能源實驗室光伏認證中心負責人Keith Emery博士和澳大利亞新南威爾士大學Martin Green教授今年年初發表公開評論所說：（1）鈣鈦礦太陽能電池普遍存在穩定性問題，很多電池在測試的過程中就發生了衰變，因此很多文獻報道的鈣鈦礦電池高效率都無法通過第三方認證，其真實性都值得懷疑；（2）鈣鈦礦太陽能電池普遍存在遲滯現象，即IV測試正反掃測得的結果存在明顯的不一致。很多論文僅報道其中一種掃描方式得到的可能是高估的實驗結果。Keith Emery和Martin Green領導著國際上最權威的太陽能電池認證中心，他們對鈣鈦礦太陽能電池的負面意見表明原先的鈣鈦礦電池技術可能存在嚴重缺陷，這也可能是為什么迄今為止，除了Newport公司認證的小面積（<0.1cm2）鈣鈦礦太陽能電池得到了認證數據外，其他國際權威認證中心在鈣鈦礦電池方向集體失聲的原因。
　　據了解，日本AIST（5家國際權威認證中心之一）檢測過多家研究單位送檢的鈣鈦礦太陽能電池，驗證得到的器件性能與基于實驗室所得數據的預期值相差較大。這也是為什么在我們于AIST認證成功大面積（>1cm2）鈣鈦礦電池15%效率之前，權威的《Solar Cell Efficiency Tables》中鈣鈦礦太陽能電池處于空缺狀態的原因。
　　我們通過測試數萬條IV曲線，在比較了幾種最常見的鈣鈦礦太陽能電池結構以后，發現P-i-N反式平面結構電池更容易消除遲滯效應。電池結構如圖2所示。我們通過實施成功的界面工程，以穩定、高導電、能帶調控的重摻雜型無機界面材料在電極附近分別抽取電子和空穴，并在大面積范圍內控制消除界面缺陷。這樣做的結果是：
　　（1）該電池表現出迄今為止各類鈣鈦礦太陽能電池中最佳的填充因子達0.83，開路電壓接近1.1V，小面積（0.09 cm2）電池的效率提升到18.3%，大面積（1.02 cm2）電池的效率達到16.2%；
　　（2）無論是小電池還是大電池，其IV測試的遲滯效應都非常小，并且多批次數十個電池都表現出很好的工藝可重現性和器件性能的高度一致性（圖3）；
　　（3）器件表現出迄今為止各類型鈣鈦礦太陽能電池有報道以來最好的穩定性，1000小時持續光照老化前后的性能衰減<10%。PCBM的疏水性質和無機界面層的化學穩定性對鈣鈦礦層起到了保護作用。我們這種反式結構設計排除了其他由不穩定界面材料帶來的干擾，將鈣鈦礦太陽能電池性能衰變的原因都集中到鈣鈦礦材料本身，可以在最大程度上真實反映鈣鈦礦太陽能電池的穩定性到底如何。意外的是，初步加速老化的測試結果幾乎是令人滿意的，多塊電池樣品老化前后的效率衰減均不到10%（圖4）。


圖4. 一批次10塊大面積（1.02 cm2）電池1000小時連續光照老化測試結果（測試光強：100mW/cm2，環境溫度：25 ，短路情況連續電流輸出）（a）歸一化效率衰減<10%，（b）效率絕對值衰減統計圖

作者： 來源：cnbeta網站 責任編輯：wutongyufg