来自加拿大多伦多大学、美国西北大学和托莱多大学的研究人员开发了一种全钙钛矿串联太阳能电池，具有27.4%的转换效率和2.19电子伏特的电压。

钙钛矿太阳能电池由纳米大小的晶体制成，可以分散到液体中，并使用低成本、成熟的技术在表面旋转涂覆。钙钛矿的另一个优点是，通过调节晶体薄膜的厚度和化学成分，制造商可以选择性地“调整”被吸收并转化为电能的光的波长，而传统使用的硅总是吸收相同部分的太阳光谱。

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在最近的研究中，研究人员使用了两层不同的钙钛矿，每一层都调节到太阳光谱的不同部分，以生产所谓的串联太阳能电池。

研究人员解释说：“在我们的电池中，顶层钙钛矿层有更宽的带隙，可以很好地吸收光谱中的紫外线部分，以及一些可见光，底层的带隙很窄，更倾向于光谱的红外部分。在这两者之间，我们覆盖的光谱比硅覆盖的光谱更多。”

串联设计使电池产生非常高的开路电压，这反过来提高了效率。但是，当研究小组分析钙钛矿层与相邻层之间的界面时，关键的创新出现了。

研究人员发现，穿过钙钛矿层表面的电场——又称之为表面电位——并不是均匀的。

其结果是，在一些地方，激发的电子很容易移动到电子传输层，但在另一些地方，它们只会与留下的空穴重新结合。这些电子正在流失到电路中。为了解决这个问题，研究小组在钙钛矿层表面涂上了一种叫作1,3-丙二铵的物质。虽然涂层的厚度只有几纳米，但却有很大的不同。

研究人员说：“1,3-丙二铵带有正电荷，它能够平衡表面电位，当我们添加涂层时，我们得到了钙钛矿层与电子传输层更好的能量排列，这导致我们的整体效率有了很大的提高。”

该团队的太阳能电池原型面积为1平方厘米，并产生2.19伏的开路电压，这是全钙钛矿串联太阳能电池的记录。它的功率转换效率为27.4%，高于传统单结硅太阳能电池目前的记录。该电池还获得了科罗拉多州国家可再生能源实验室的独立认证，效率为26.3%。

该团队使用行业标准方法来测量新电池的稳定性，发现在连续运行500小时后，它保持了86%的初始效率。

研究人员现在将专注于进一步提高效率，通过增加流经电池的电流，提高稳定性，扩大电池的面积，使其可以扩大到商业比例。

层与层之间的接口所扮演的关键角色的识别也为潜在的未来改进指明了方向。

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