在钙钛矿电池全面实现商业 化之前,还存在以下几个问题亟待克服:
钙钛矿电池的大面积制备工艺还有待优化,大尺寸组件的转化效率仍较低。 转换效率较高的钙钛矿电池其尺寸均为实验室级别,仅有 0.01 平方厘米或 1 平 方厘米,未达到商业化尺寸。目前较难生产薄且均匀的大面积钙钛矿层,一旦 电池尺寸增大,光电转换效率随之下降,因此在大面积制备技术方面还有待完 善,目前溶液旋涂法是实验室制备钙钛矿太阳电池的常用方法,虽然操作简单、 成膜速度快、重复性好,但无法满足钙钛矿太阳电池大规模工业化生产所需的大 面积、低成本等制造要求。目前工业上制备钙钛矿的生产工艺虽然多样,包括刮 涂法、狭缝涂布法、喷涂印刷、气相辅助沉积等,但均存在一定的问题。
材料稳定性差会导致电池寿命较短,钙钛矿电池对潮湿环境敏感,材料暴 露在潮湿空气中会很快分解,昼夜温差造成的水蒸气也将对其造成破坏,因此 对防水封装的要求十分严苛。此外,氧气氧化、光辐照、紫外线等都会对材料 的稳定性产生显著影响。根据测算,在钙钛矿电池单 W 售价 1.5 元的条件下(比 晶硅低 0.4 元),尺寸为 1.245*0.635、功率达 130W 的标准化组件工作时间需要 至少在 35000 个小时以上,才能够达到晶硅电池的标准,而目前,钙钛矿电池 持续光照实验最长只能达到 10000h,存在较大差距。
钙钛矿/晶硅叠层电池理论上的叠层效率高达 45%,但是,在制绒硅片上如 何获得均匀的钙钛矿薄膜仍是目前亟待解决的问题。因为晶硅电池片需制绒来 加强吸收光线的能力从而提高效率,其绒面呈倒金字塔状,粗糙程度达到数个 甚至十几微米,但钙钛矿薄膜在叠层中只需要 300-400 纳米厚,在绒面连绵起伏 的锯齿“山谷”里实现均匀沉积钙钛矿薄膜仍是目前亟待解决的问题,制备上 的困难也会给异质结-钙钛矿电池的转换效率与成本带来压力,目前,异质结钙钛矿叠层电池产业化仍然处于起步阶段。