来自德国卡尔斯鲁厄理工学院(KIT)和Forschungszentrum Jülich GmbH的一组研究人员通过一种新的层压方法开发了一种单片钙钛矿-硅太阳能电池，其功率转换效率为 20%。

该研究的通讯作者 Uli Paetzold 表示，在我们的工作中，我们研究了如何将这种层压工艺应用于极具前景的钙钛矿/硅串联技术。所展示的太阳能电池是第一个原型，并强调层压是单片钙钛矿/硅串联太阳能电池的合适替代制造方法。层压方法对于基于钙钛矿的光伏特别有趣，因为它显着增加了材料选择和可访问沉积技术的自由度。

使用所提出的方法，电池的功能层（例如电荷传输材料、电极和钙钛矿吸收体）的处理方式与使用标准顺序层沉积方法制造的器件相同。叠层串联装置由两个独立生产的热压在一起的半叠片组成，热量和压力的结合促进了钙钛矿的再结晶，从而在界面处形成了紧密的接触。

他们在层压过程中施加 80 MPa 的压力和 90 C 的温度持续 5 分钟，并声称该过程有利于钙钛矿形态，因为它减少了非辐射复合损失。他们解释，钙钛矿薄膜再结晶并将两个半堆叠结合成一个单片钙钛矿/硅串联太阳能电池。并指出钙钛矿薄膜的均方根 (RMS) 粗糙度在层压后从 20.0 纳米降低到 1.7 纳米，并且钙钛矿的晶粒尺寸从 284 nm 增加到 350 nm。

叠层电池的效率为20.0%，开路电压为1.75 V，短路电流密度为15.5 mA cm -2，填充因子为73.6%。研究人员指出，正如在单片串联装置中所预期的那样，串联太阳能电池的开路电压接近两个子电池的电压之和。此外，该设备能够在 80 摄氏度的温度下 100 小时后保持其初始效率的 93%。

科学家们还指出，太阳能电池还表现出可忽略不计的滞后现象——这种影响会影响钙钛矿设备，因为它们的输出取决于各种先前的输入，而不仅仅是它们的即时状态，从而导致性能难以预测。在钙钛矿电池中，滞后严格取决于材料的成分。通常认为界面附近的离子迁移和非辐射复合是造成该效应的原因。

他们在Advanced Energy Materials上发表的论文“ Laminated Monolithic Perovskite/Silicon Tandem Photovoltaics ”中介绍了层压工艺。

Paetzold 说，我们的工作为新的串联器件架构铺平了道路，以进一步提高功率转换效率和器件稳定性。迄今为止，叠层钙钛矿太阳能电池是在实验室规模制造的，而扩大规模是该技术进一步发展的下一步之一。事实上，通过热压进行层压是一种简单的制造方法，它可以并行生产设备半堆叠，并提供可能的直接封装。如果我们将其与成熟的工业技术（如封装层压或卷对卷工艺）进行比较，层压方法似乎完全适合未来的商业生产。