有机-无机杂化钙钛矿太阳能电池具有光电转化效率高、成本低廉等优点，受到学术界和产业界的重视。
现阶段高效率钙钛矿电池多数是通过溶液法制备，存在有机溶剂对人体有害及污染环境等问题。相比之下，真空蒸镀工艺有效避免了有机溶剂的使用，且可以实现大面积均匀沉积薄膜，被认为是一种可以规模化生产的工艺。
鉴于此，无限光能公司联合创始人兼首席科学家、清华大学电机系副教授易陈谊团队提出了一种氯元素合金化的真空蒸镀工艺，用于制备高效率大面积钙钛矿太阳能电池。XRD、SEM和GIWAXS测试表明，在前驱体薄膜中引入氯元素可以形成多元合金（Cs0.05PbI2.05-xClx），使前驱体薄膜具有垂直于基底生长的择优取向。
原位GIWAXS和原位GIXRD测试表明，氯元素的掺杂可以显著加速FAI分子在碘化铅（PbI2）晶格中的扩散速度、促进δ相甲脒铅碘（FAPbI3）转变为α相（α-FAPbI3），以及显著提升FAPbI3的结晶性。此外，基于氯代合金介导的真空蒸镀工艺制备的钙钛矿太阳能电池具有更低的缺陷密度和更低的非辐射复合损失。
▲图1 真空蒸镀钙钛矿电池效率进展图、蒸镀工艺示意图和前驱体形貌表征图
▲图2 原位GIWAXS测试表征钙钛矿薄膜结晶过程
通过该方法制备的太阳能电池表现出了优异的光电性能，在AM1.5G标准光照下取得了最高24.42%的光电转换效率，刷新了真空蒸镀法制备钙钛矿太阳能电池的效率纪录，在1cm2和14.4 cm2的大面积器件上分别实现了23.44%和19.87%的光电转化效率。
此外，真空蒸镀法制备的太阳能电池表现出了良好的稳定性，在干燥空气中存储超过4000小时后无衰减，在湿度为35%的环境空气中储存1300小时后仍然保持97%的初始效率。该研究结果展示了真空蒸镀工艺在制备大面积高效率钙钛矿太阳能电池的优越性和产业化应用的可行性，加速了公司产业化进程。
▲图3 真空蒸镀钙钛矿电池器件性能和稳定性表征
上述成果以“真空顺序蒸镀法制备超过24%光电转化效率的钙钛矿太阳能电池”（Sequential vacuum-evaporated perovskite solar cells with more than 24% efficiency）为题发表在国际学术期刊《科学·进展》（Science Advances）上。
