随着全球可持续性和清洁能源大趋势影响我们如何采取能源战略，为地球创造更绿色的未来，风能和太阳能等可再生技术是研究的主要重点领域。在太阳能技术领域，钙钛矿型太阳能电池（PSC）这一新兴领域在过去15年中因提供高功率转换效率（PCE）而广受欢迎。
然而，在硅太阳能电池主导的领域，相对较新的技术还必须满足另外两个关键要求才能成功商业化：稳定性和可扩展性。
在最近发表的一篇科学论文《湿热——具有定制维度2D/3D异质结的稳定钙钛矿型太阳能电池》中，考斯特研究人员报告了PSC首次成功实现光伏（PV）湿热测试的一个重要里程碑。
湿热试验是一种加速和严格的环境老化试验，旨在确定太阳能电池板承受高湿度渗透和高温长期暴露的能力。试验在85%湿度和85摄氏度的受控环境下进行1000小时。它旨在复制多年的户外暴露，并评估腐蚀和分层等因素。
通过测试
测试的严格性符合商业化要求，即光伏技术必须为传统晶体硅组件提供25至30年的保修期。为了通过测试，太阳能电池必须保持其初始性能的95%。
由第一作者兰迪·阿兹米（Randi Azmi）领导，他是斯特凡·德·沃尔夫（Stefaan De Wolf）教授的考斯特光伏实验室（KAUST Photovoltaics Laboratory）的博士后研究员，他们的研究必须克服封装PSC的一个持久弱点，以防止包装泄漏。
通过薄膜涂层工艺应用，钙钛矿非常敏感，并且高度受湿度的影响。3D钙钛矿薄膜的这种脆弱性允许不必要的大气介质渗透，例如水分，对热的弹性有限。稳定对它们的运作至关重要。
KAUST的研究人员发现，工程和引入2D钙钛矿钝化层可以阻止水分，同时提高功率转换效率和PSC寿命。
钙钛矿能取代硅吗？
钙钛矿的特殊性在于它是一种薄膜技术。与传统太阳能电池一样，仍然需要两个由特定类型的材料制成的触点。一个收集电子，另一个收集带正电的“空穴”，这表示没有电子。与硅片不同，钙钛矿型油墨可以直接涂覆在玻璃衬底上，与抗溶剂萃取相结合，然后进行热退火以使钙钛矿薄膜完全结晶。钙钛矿型油墨基本上由极性非质子溶剂中的盐混合物在低温（通常低于100 Celcius）下配制而成。
其中一个显著的优势是，无需昂贵的设备和超过1000度的能源密集型环境即可制备前驱体材料，这对于硅等更传统的半导体来说是典型的。
德沃尔夫说：“这是一种制造太阳能电池的非常简单的方法，虽然光电性能不是独一无二的，但它们非常优秀。它们与非常高质量的传统半导体不相上下。这非常了不起。”
他说，通过改变成分，还可以调整从紫外线到红外的整个太阳光谱的光谱灵敏度。这对某些应用程序非常有吸引力。
在性能和稳定性之后，剩下的挑战是可扩展性。大多数太阳能电池应用集中在公用事业规模的部门和屋顶面板上。虽然后者在沙特阿拉伯并不突出，但沙特正在实施的公用事业项目包括沙漠中的大型光伏发电场。
德沃尔夫说：“这个市场是硅基的，至少在未来20年内，它将是硅基的。”考斯特光伏实验室主要致力于改善钙钛矿太阳能电池的性能，以推进更高效的“串联”解决方案，将传统硅和钙钛矿配对。
为此，他说，目前的研究结果将大大有助于提高钙钛矿硅串联太阳能电池的可靠性。
