美国能源部(DOE)国家可再生能源实验室(NREL)的科学家开发了一种新的钙钛矿油墨，其加工窗口很长，允许可扩展地生产用于高效太阳能电池的钙钛矿薄膜。

钙钛矿型太阳能电池在将阳光转化为电能方面被证明是高效的，但它还没有超越实验室。 钙钛矿的晶体结构必须小心地生长在衬底上，这通常是由实验室规模的自旋涂层-一种不能规模化制造的技术。 使用可伸缩沉积方法制造的最佳器件，适用于未来的模块生产，仍然落后于最先进的自旋涂层器件。

NREL科学家是如何克服这一障碍的，这在发表在《自然能源》(Nature Energy)上的一篇新论文中得到了详细阐述。 “Kai Zhu，NREL化学和纳米科学中心的资深科学家，主要作者。 共同作者是杨孟金、李振利、马修·里斯、奥巴迪亚·里德、董霍·金、塞巴斯蒂安·西尔、塔利萨·克莱因、约瑟夫·贝里和迈克尔·范海斯特，以及托莱多大学的严法·严。

为了制造钙钛矿薄膜，化学物质的涂层被沉积在衬底上并加热以使材料完全结晶。 所涉及的各种步骤往往相互重叠，使过程复杂化。 一个极其关键的阶段需要添加一个抗溶剂，提取前体化学品，从而创造出高质量的晶体。 此步骤的窗口在几秒钟内打开和关闭，这对制造是有害的，因为制造这个时间窗口所需的精度。

NREL的研究人员能够将窗户打开长达8分钟。

前驱体钙钛矿油墨的配方包括含氯甲基碘化铵铅前驱体和溶剂调谐，再加上抗溶剂，可通过自旋涂覆或叶片涂覆方法沉积在衬底上。 两种方法都进行了测试，并产生了难以区分的薄膜形貌和器件性能。 叶片涂层更吸引制造商，因为它可以很容易地扩大。

研究人员测试了一种含有过量甲基碘化铵(MAI)的前体油墨和一种含有添加甲基氯化铵(MACI)的前体油墨。 MACI在减少钙钛矿所需的热处理长度方面证明是最有效的，将时间缩短到大约一分钟，而MAI溶液的时间为10分钟。 较短的时间也应该使工艺对制造商更有吸引力。

使用叶片涂层吸收器，NREL科学家制造了一个四电池钙钛矿模块，约12.6平方厘米。 其中，11.1平方厘米在将阳光转化为能量的过程中很活跃，其稳定效率为13.3%。