钙钛矿在太阳能电池应用上的喜与忧(2)
在制造成本方面，晶硅电池需要将硅提纯到99.9999%，因此必须把硅料加热到1400摄氏度，融化成液体，拉成圆棒切片，再组装成电池，中间至少要经历4家工厂和两三天时间，能源消耗也更大。而如果是生产钙钛矿电池，只需要将钙钛矿基液涂在基板上，然后等待结晶即可，整个过程只用到玻璃、胶膜、钙钛矿和化工原料，在一家工厂内即可完成，全程只需45分钟左右。
“钙钛矿制备的太阳能电池具有优异的光电转化效率，现阶段其转化效率已经达到了25.7%，未来可能会取代传统的硅基太阳能电池，成为商业主流。”罗景山表示。
推进产业化亟须解决三大问题
在推进钙钛矿产业化进程中，人们还需要解决3个问题，即钙钛矿的长期稳定性、大面积制备和铅的毒性问题。
首先，钙钛矿对环境十分敏感，温度、湿度、光照、电路负载等因素都会导致钙钛矿的分解和电池效率的降低。目前大部分实验室钙钛矿组件还达不到用于光伏产品的IEC 61215国际标准，也达不到硅太阳能电池10—20年的寿命，所以在传统光伏领域钙钛矿的成本依然不占优势。另外，钙钛矿及其器件的降解机制非常复杂，领域内对这个过程并没有非常清晰的认识，也没有统一的量化标准，这对稳定性的研究是不利的。
另一个主要问题是如何大面积制备。目前在实验室里进行器件优化研究的时候，使用的器件有效光照面积通常在1平方厘米以下，而到了大规模组件的商业化应用阶段，就需要对实验室的制备方法进行改进或替换。目前适用于大面积制备钙钛矿薄膜的方法主要是溶液法和真空蒸镀法。在溶液法中，前驱体溶液的浓度、比例、溶剂种类、存储时间等都会对钙钛矿薄膜的质量产生很大影响。真空蒸镀法制备的钙钛矿薄膜质量好、沉积量可控，但前驱体与基底之间又很难做到良好的接触。另外，因为钙钛矿器件的电荷传输层也需要大面积制备，所以在工业化生产中需要建立各层连续沉积的产线。总体来说，钙钛矿薄膜大面积制备的工艺依然需要进一步优化。
最后，铅的毒性也是需要关注的问题。目前高效的钙钛矿器件在老化过程中，钙钛矿会分解产生游离的铅离子和铅单质，这些铅一旦进入人体，将对健康造成危害。
罗景山认为，稳定性等问题，可以通过器件封装来解决。“如果在未来，这两个问题解决了，也有了成熟的制备工艺，也可以把钙钛矿器件做成半透明玻璃或者做在建筑物表面实现光伏建筑一体化，或做成柔性可折叠设备用于航空航天等领域，让钙钛矿在太空无水无氧的环境下发挥最大作用。”罗景山对于钙钛矿的未来充满信心。
(责编：罗知之、陈键)
