由于其出色的性能和低廉的生产成本，钙钛矿太阳能电池具有作为未来能源技术的巨大潜力。然而，由于难以从小型实验室设备扩展到商业使用所需的大型模块或面板，研究人员发现很难将这种潜在的光伏技术用于商业用途。
一个研究小组表明，利用刀片涂层方法，自组装单层可用于生产大面积钙钛矿薄膜，促进钙钛矿光伏技术的升级。研究人员希望他们的创新方法能够使钙钛矿太阳能电池技术商业化。
光伏太阳能电池使用半导体将光能转化为电能。自 1950 年代以来，硅一直是太阳能电池中使用的主要半导体材料。然而，按照传统太阳能电池板的要求，开发大块硅晶体需要昂贵且耗时的制造程序。科学家已经使用钙钛矿来制造具有与硅相似特性的半导体。
钙钛矿具有独特的晶体结构，以具有相似结构的矿物命名。与硅相比，钙钛矿可以以更低的成本和更少的能量制造。钙钛矿太阳能电池重量轻且适应性强，可用于窗户和弯曲屋顶等区域。钙钛矿太阳能电池的世界纪录效率为 25.7%，与硅太阳能电池的效率相比。
钙钛矿太阳能电池是通过在称为基板的底层上沉积材料层制成的。研究人员发现，在开发用于钙钛矿薄膜沉积的高速刀片涂层方法时，基板的表面特征对于大面积涂层和钙钛矿开发至关重要。本方法在钙钛矿层的掩埋界面处留下空隙，这对器件性能有负面影响。
有机分子在自组装单分子层中有序排列。它们有一个可以连接到基板的功能性头基和一个可以钝化顶部钙钛矿的断层的锚定基团。这些自组装的单层分子充当连接体，加强基板和钙钛矿层之间的连接并消除界面空隙。
由于所需的材料很少，这些可以溶液处理的功能性自组装单分子层特别具有成本效益。在控制钙钛矿发展和钝化任何潜在缺陷方面，自组装单层是有效的。
研究人员建议在未来的实验中使用为升级钙钛矿太阳能技术而定制的各种自组装单层分子。除了进一步研究自组装单层分子的设计和合成外，该团队还希望对钙钛矿前体进行成分工程以升级涂层技术。了解钙钛矿和自组装单分子层如何相互作用至关重要。
钙钛矿涂层必须均匀且无缺陷，才能制造出高效可靠的太阳能电池组件。“我们相信我们的研究将有助于缩小实验室与晶圆厂之间的差距，从而促进钙钛矿光伏技术的商业化，”Jen 补充道。
