如何防止钙钛矿太阳能电池短路？

用于太阳能电池的金属有机钙钛矿层通常使用旋涂技术在工业相关的小型基材上制造。这些钙钛矿层通常多孔，但能量转换效率却非常高。这些孔为何不会导致正面和背面接触之间明显短路呢？

钙钛矿太阳能电池的简化剖面图：钙钛矿层并没有覆盖整个表面，而是存在空穴。科学家们证明这种结构建立了一个防止短路的保护层

早期的金属有机钙钛矿的效率水平只有百分之几（2006年为2.2％）。然而现在的水平远高于22％。比目前商业上主导的硅太阳能电池技术的转化效率提高了近50年。由低成本金属-有机钙钛矿制成的薄膜可以通过旋涂和随后的烘焙（由此溶剂蒸发并且材料结晶）而大规模生产，这使得该技术更具吸引力。

钙钛矿薄膜上的孔

尽管如此，在致密基底上旋涂出现的薄钙钛矿薄膜通常不是完美的，而是出现了许多孔洞，由亨利斯奈斯教授领导制成的开创性钙钛矿组样品也出现了这些孔洞。问题在于这些孔可能导致太阳能电池的相邻层接触而导致太阳能电池短路，这将会大大降低效率水平，但却并没有被观察到。

生长出薄层

现在MarcusB?r和他的小组以及FritzHaber研究所的Spectro-Microscopy小组仔细检查了HenrySnaith的样品，他们利用扫描电子显微镜绘制了钙钛矿层的表面形貌，随后使用BESSYII的分光谱方法分析了样品出现孔洞区域的化学成分。博士生ClaudiaHartmann解释说：我们能够确定，即使是在孔洞中，基板也没有被完全暴露出来，而是通过沉积和结晶过程形成了薄层，这有效防止了短路。

防止短路

科学家们一致能够确定的事，相较于接触层的直接接触的情况，电池的电荷载体必须克服的巨大的能量势垒才能彼此重新结合。B?r表示：尽管钙钛矿薄膜有许多孔，电子传输层（TiO2）和正电荷载体传输材料（SpiroMeOTAD）实际上并不直接接触，而且接触层之间的复合屏障足够高，以致这些太阳能电池的实际损耗很小。