钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells），是利用钙钛矿型的有机金属卤化物半导体作为吸光材料的太阳能电池。作为新概念太阳能电池，发展潜力良好，但仍存在稳定性的问题。
日前，布朗大学的研究团队找到了一种“分子胶”，它可以防止细胞内部的关键界面降解。这种处理可以极大地提高电池随时间的稳定性和可靠性，同时还可以提高将太阳光转化为电能的效率，从而显着延长其功能寿命。该研究发表在《科学》杂志上。
钙钛矿研究发展至今，钙钛矿太阳能电池的效率已经可以与传统硅电池媲美，但稳定性仍是一个阻碍。布朗大学工程学教授，这项新研究的资深作者尼丁·帕迪克特（Nitin Padture）说，问题的一部分与电池当中的层数有关。每个电池包含五个或更多不同的层，由于这些层由不同的材料制成，因此它们对外力的反应不同。制造过程和维修期间发生的温度变化可能会导致某些层比其他层更多地膨胀或收缩，从而导致电池受损。
这些分层中最弱的是用于吸收光的钙钛矿薄膜与电子传输层之间的分层。按照木桶效应，研究团队决定加强所有问题当中最脆弱的这一个，开始尝试使用称为自组装单分子层（SAMs）的化合物进行实验。
SAMs是一大类化合物，当它们沉积在表面上时，分子会以单层的形式组装并像短发一样竖立起来，就可以在与各种不同表面之间形成牢固的结合。
研究团队发现一侧含硅原子，另一侧含碘原子的SAM配方可以与选择传输层（通常由氧化锡制成）和钙钛矿光吸收层形成牢固的键。“当我们将SAM引入界面时，我们发现它使界面的断裂韧性提高了约50％，这意味着在界面处形成的任何裂纹都不会传播得很远，”“因此，实际上，SAM成为一种将两层粘合在一起的分子胶。”
对太阳能电池功能的测试表明，SAMs显着增加了钙钛矿电池的功能寿命。为该研究准备的非SAM细胞在约700小时的实验室测试中保留了其初始效率的80％。同时，经过1,330小时的测试，SAM电池仍然保持坚固。根据这些实验，研究人员预计80％的保留效率寿命约为4,000小时。
布朗博士研究生，这项研究的第一作者戴正宏（音译）说：“在没有SAM的控制单元中，我们看到了各种损坏，例如空隙和裂纹。但是，有了SAM，坚固的界面看起来确实不错。这是一次巨大的进步，确实使我们感到震惊。”
Padture表示，重要的是，韧性的提高并不是以功率转换效率为代价的。实际上，SAM实际上确实少量提高了电池效率。发生这种情况是因为SAM消除了在没有SAM的情况下两层结合时形成的微小分子缺陷。
帕迪克特说：“提高功能设备的机械完整性的首要原则是'无害'。” “因此我们可以在不损失效率的情况下提高可靠性，甚至可以提高效率，这真是一个惊喜。”
SAM本身由容易获得的化合物制成，并易于在室温下通过浸涂工艺进行涂覆。帕迪克特说，因此添加SAMs可能不会增加生产成本。这一发现让提高钙钛矿太阳能电池的长期可靠性迈出了重要的一步。
