维度网讯，德国和西班牙研究人员开发出一种快速真空镀膜工艺，可在10分钟内生产出效率达24.3%的钙钛矿-硅叠层太阳能电池。

这项无溶剂方法由卡尔斯鲁厄理工学院（Karlsruhe Institute of Technology, KIT）和瓦伦西亚大学（University of Valencia）的科学家共同研发。该工艺可在高产出率下快速沉积均匀的钙钛矿层，即使在先进太阳能电池常用的纹理硅表面上也能实现。

KIT教授乌尔里希·佩措尔德博士（Ulrich Paetzold, PhD）表示，工业规模制造不仅取决于能否实现高效率，还取决于生产工艺是否快速、稳健且有可扩展性。他解释称，该团队证明了一种异常快速的真空工艺不仅能生产出均匀的薄膜层，还能获得高效的钙钛矿-硅太阳能电池。

钙钛矿-硅叠层太阳能电池将钙钛矿顶层电池叠放在传统硅底层电池之上。由于这两层吸收太阳光的不同部分，它们可以捕获更多太阳光谱，因而比传统纯硅太阳能电池板产生更多电力。然而，在这些太阳能电池中生产作为活性光捕获组件的钙钛矿层仍是一项重大挑战，工业制造需要在较大面积上快速均匀地形成薄膜层。

为应对这一挑战，联合研究团队采用了一种称为近距离升华（close-space sublimation, CSS）的技术。这是一种基于真空的快速工艺，前驱体材料蒸发后仅移动几毫米便沉积到硅电池表面，然后反应形成钙钛矿层。瓦伦西亚大学博士生、研究合著者索菲亚·乔萨斯-巴里恩托斯（Sofia Chozas-Barrientos）表示，团队利用CSS将有机前驱体材料无溶剂地快速沉积到硅上。该工艺消耗的前驱体材料相对较少，且源材料可重复使用，因此对工业规模生产具有吸引力。她补充说，在实验中，转化在10分钟内完成，这对于基于真空的工艺来说是一项重要进展。

在这项研究中，团队精心调整了太阳能电池材料，使其能够吸收正确波段的太阳光。据报道，他们通过使用由碘化甲铵和溴化甲铵组成的混合有机源，调节了钙钛矿层中的溴含量。KIT研究员亚历山大·迪尔克斯博士（Alexander Diercks, PhD）在瓦伦西亚大学进行了为期六个月的交流（作为Horizon Europe项目Nexus的一部分），他强调这一成就的重要性。他解释道，通过调整这两种组分的比例，团队能够控制最终材料中的溴含量，并实现1.64电子伏特的带隙。

该工艺适用于高性能太阳能电池的多种硅表面设计。科学家们在具有光滑、纳米结构和微结构表面的硅子电池上测试了CSS工艺，且未改变生产设置。扫描电子显微镜和X射线分析显示薄膜覆盖均匀。采用该方法制成的叠层太阳能电池在光滑硅电池上实现了23.5%的效率，在纳米结构硅电池上实现了23.7%，在微结构硅电池上实现了24.3%。

瓦伦西亚大学教授亨克·博林克博士（Henk Bolink, PhD）在新闻稿中总结说，这对于规模化至关重要，近距离升华法即使在纹理硅电池上也能形成均匀薄膜层，这使得该方法对实际部署具有高度相关性。该研究已发表在《自然·能源》（Nature Energy）期刊上。

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