鈣鈦礦太陽能電池（perovskite solar cells, PSCs）的光電轉換效率在近幾年以不可思議的速度提升——從2012年的14％提高到2014年的20％。相比之下，硅太陽能電池取得類似進步，花了超過二十年。

鈣鈦礦太陽能電池。圖片來源：laserfocusworld.com

今年早些時候，韓國科學家制造的甲脒鉛碘化物（formamidinium lead iodide, FAPbI3）鈣鈦礦型材料，曾經以20.1%的光電轉換效率打破了鈣鈦礦太陽能電池的記錄（Nature, 2015, DOI:10.1038/nature14133）。最近，他們又發明了一種新的方法來制造這種材料，有望突破之前他們自己創造的轉換效率紀錄。

科學家們的這一方法同時考慮了“效率”和“成本效益”，他們將二碘化鉛-二甲亞砜膜浸入到甲脒碘化物溶液，因為甲脒碘化物對二碘化鉛的親和力比二甲亞砜要高，所以甲脒碘化物取代了晶格中的二甲亞砜，從而形成了FAPbI3鈣鈦礦結構。這一分子內交換（intramolecular exchange）過程產生的FAPbI3薄膜具有(111)-擇優結晶取向、大顆粒且致密的微觀結構、無二碘化鉛殘留的平整表面。

由該高質量FAPbI3薄膜制備的太陽能電池可以從更廣闊的太陽光譜吸收太陽光，實驗證明其最大光電轉換效率達到了20.2％，也就是說，韓國科學家們再一次造出了迄今為止表現最好的鈣鈦礦太陽能電池。

該研究成果發表在《Science》上。