据中科院官网报道，中国科学院半导体研究所研究员游经碧带领的团队，在p-i-n反型结构钙钛矿太阳能电池的p型空穴传输层设计和可控生长等方面取得了重要进展。该团队创新性地在透明导电衬底FTO和SAM层之间引入溶液法制备的p型氧化镍（NiOx）纳米颗粒，显著增强了SAM的自组装能力。同时，研究通过同质化NiOx纳米颗粒，实现了在均匀致密NiOx薄膜表面上SAM的大面积均匀可控制备，有效解决了此前分子直接在透明导电衬底上组装不完美导致的缺陷复合和电荷输运损失的问题。
基于高质量NiOx/SAM复合空穴传输层，游经碧团队研制出认证效率为25.2%（0.074平方厘米）和模组效率为21%（14.6平方厘米）的反型钙钛矿太阳能电池。电池在无封装条件下，经过最大功率输出点持续运行1000小时以及85摄氏度加速老化500小时，均保持初始效率85%以上。该工作为高效稳定钙钛矿电池的研究提供了普适的策略，将为钙钛矿电池高良品率大面积制备及产业化发展奠定基础。
相关研究成果以Homogenized NiOx nanoparticles for improved hole transport in inverted perovskite solar cells为题，以first release形式，在线发表在《科学》（Science）上。
（A-C）NiOx纳米颗粒同质化前后的高分辨透射电子显微镜照片以及尺寸分布情况比较；（D-F）自组装分子层（SAM: Me-4PACz）在透明导电衬底FTO、FTO/NiOx以及FTO/同质化NiOx上的表面电势分布情况。
（A-B）采用不同空穴传输层构建的反型钙钛矿太阳能电池的电流-电压曲线以及相关电池正向/反向扫描的电流-电压曲线；（C）面积为14.65平方厘米的钙钛矿电池模组的电流-电压曲线，插图为模组电池实物照片；（D）未封装的小面积电池在最大功率输出点的稳定性追踪测试，样品表面温度为50摄氏度。
常见单结钙钛矿电池由透明电极、电子传输层、钙钛矿吸光层、空穴传输层与金属电极构成，跟光伏的 HJT 异质结电池有点像。
透明电极就是晶硅电池的透明导电薄膜（TCO），一般选用 ITO 或者 FTO 氧化物导电玻璃，在可见光波段透光率高达 80-90%，保证透过率的同时还拥有出色的电荷横纵向传输能力，有利于电荷收集。
电子传输层就是原先的金属氧化层，通常包括 TiO2、SnO2、ZnO 以及一些掺杂的氧化物，也有的采用有机材料富勒烯及其衍生物。
空穴传输层一般选择有机小分子、有机聚合物以及无机材料作为常用材料。钙钛矿吸光层是电池的核心层，一般采用与钙钛矿类似的 ABX3 八面体结构。
最后是金属电极，采用导电性良好的金属或具有金属性质的导电物，如金、银、铜、碳等， 通过热蒸发沉积的方式制成。
钙钛矿电池的发电原理与光伏晶硅电池类似，钙钛矿吸光层吸收光线后，形成电子空穴对，在吸光层内部迅速分开，电子通过电子传输层输送到阳极，空穴通过空穴传输层输送到阴极。
随着电子和空穴不断在阳极和阴极的堆积，产生了电动势。此时装置如果与外部电路相连，就有了光电流输出。
2021年的《“十四五”能源领域科技创新规划》提出了发展钙钛矿等先进光伏技术的目标。2022年，科技部等九部门联合发布的《科技支撑碳达峰碳中和实施方案(2022―2030年)》中，也强调了研发高效硅基光伏电池、高效稳定钙钛矿等技术的重要性。随着叠层电池中不同带隙吸收材料的增加，转换效率会不断提高，但在实际应用中，由于寄生吸收不可避免，叠层的合理层数通常限制在二到三层之间，实验室和产业界的研究和探索主要集中于双结叠层电池。钙钛矿电池的制造工艺主要分为八个步骤，其中包括使用PVD设备、涂布设备、激光设备和封装设备等进行制备。这些步骤的精确执行对于钙钛矿电池的性能和效率至关重要，也是该领域持续研究和优化的关键内容。在学术领域，钙钛矿太阳能电池的专利申请量呈现出高速增长的态势。令人瞩目的是，其中有68%的专利申请来自中国，稳居全球首位。从产业链的角度来看，钙钛矿电池的上游主要包括原材料和设备两个部分。原材料涵盖了钙钛矿材料、TCO导电玻璃、胶膜以及光伏玻璃等关键元素。材料的稳定性作为钙钛矿电池器件稳定性的决定因素，成为了制约其进一步发展的关键。在生产工艺方面，钙钛矿太阳能电池的组件生产流程包括沉积透明导电层（TCO）、沉积电子传输层（ETL）、沉积钙钛矿层、沉积空穴传输层（HTL）、背电池制备、组件封装等步骤，相较于晶硅类太阳能电池，其制备过程大幅简化。
随着全球对环保和可再生能源的重视度加深，市场需求将持续增长。无论是在光伏产业、LED领域，还是在BIPV等新型应用领域，钙钛矿电池都有着广阔的市场前景。特别是在一些需要高性能、低成本和轻便的产品中，钙钛矿电池有着无法比拟的优势。
在政策的引导和市场的推动下，钙钛矿电池有望在未来的能源领域大放异彩。
