第一作者：Yaoguang Rong, Yue Hu, Anyi Mei
通訊作者：韓宏偉、Michael D. McGehee, Edward H. Sargent
通訊單位：華中科技大學、加拿大多倫多大學
核心內容：
綜述了鈣鈦礦太陽能電池商業化之路的方方面面的挑戰，尤其是關于兩個核心問題：穩定性、規模化！
自2009年橫空出世以來不到10年的時間，鈣鈦礦太陽能電池的研究論文每年成千上萬，實驗室認證效率從3.8%一路高歌，直達到23.3%，可以媲美商業化多晶硅太陽能電池、CIGS和CdTe薄膜太陽能電池。
然而，鈣鈦礦太陽能電池的商業化之路，就沒有學術界這么通暢了。穩定性和規模化制造是擺在高效率PSC商業化面前的兩頭拉路虎。
有鑒于此，華中科技大學韓宏偉課題組聯合加拿大多倫多大學Michael D. McGehee和Edward H. Sargent團隊從器件配置、穩定性、規模放大、可靠性多個方面綜述了鈣鈦礦太陽能電池商業化之路的重大進展和重要挑戰。
圖1. PSC各種結構配置
要點1：器件配置
鈣鈦礦太陽能電池的器件配置包括介觀正式和反式結構、平面正式和反式結構和可印刷介觀結構。一方面，利用這些結構的鈣鈦礦太陽能電池在0.1 cm2左右的小面積器件上的效率得到飛速提升。另一方面，這些結構的前電池，和現有光伏電池組成的疊層光伏電池表現優異。突破了單結電池的Shockley-Queisser極限。
圖2. 不同PSC效率、結構中的化學元素
要點2：器件穩定性
穩定性是鈣鈦礦太陽能電池的致命問題。不穩定的根源之一在于化學活性的電荷傳輸材料以及界面失效。解決穩定性的常規策略包括：1）包裹；2）降維；3）超疏水。
經過多年發展，目前可印刷PSC已經可以實現10000h老化測試（1kW/m2, 55℃），相當于歐洲大部分地區戶外十年輻照。不過，需要指出的是，PSC標準化測試方法還需要進一步統一化。除此之外，還要提高測試報告的透明化，譬如初始的器件性能、歸一化參數等等數據。
圖3. 各種PSC的工作穩定性
圖4. 提高穩定性的策略
要點3：規模化制備
鈣鈦礦太陽能電池的規模化制備長期以來都是穩定發展，包括迷你型組件、標準型組件以及大型供能系統。很多光伏公司都已經開始著手去生產大面積PSC組件了， 110 m2的可印刷介觀鈣鈦礦光伏系統也成功出爐。對這些大面積光伏組件和系統的研究，是PSC商業化之路的關鍵。
圖4. PSC光伏組件
總體來說，鈣鈦礦太陽能電池的研究已經涵蓋了從基礎研究到產業研究的方方面面。既有材料和實驗室電池研究的基礎科學問題，又有工業級的制造和應用問題。而這一切，都來源于商業市場對PSC的關注和迫切需求。
未來，我們可能需要在加大光伏組件面積、大規模電級膜、有毒Pb物質回收、標準化測試方法等方面加大力度，為PSC早日商業化之路掃清障礙！
作者簡介：
韓宏偉，華中科技大學二級教授，博士生導師，長江學者特聘教授，國家中青年科技創新領軍人才。2000年和2005年分別獲武漢大學學士和博士學位。2006年澳大利亞蒙納什大學從事博士后研究。2008年加盟華中科技大學武漢光電國家實驗室（籌）。近年來專注于印刷介觀太陽能電池研究，在Science、Nature Chem.、Nature Comms.、Energy Environ. Sci.、J. Am. Chem. Soc.等雜志上發表學術論文60余篇，單篇最高被引1100余次。
韓宏偉教授團隊長期以來專注于可印刷太陽能電池及光伏組件的研究。他們于2014年在Science報道了一種基于全印刷技術的介觀鈣鈦礦太陽能電池，其特點是通過逐層印刷的方式在導電基板上沉積二氧化鈦電子傳輸層、二氧化鋯間隔層、碳對電極層，之后填充鈣鈦礦吸光材料，該器件不需要使用空穴傳輸材料作為空穴收集層。通過引入兩性分子如（5-氨基戊酸）對鈣鈦礦材料及界面改性提高器件穩定性及光電轉換效率，2013年底通過公證效率達到12.84%，目前實驗室穩定光電轉換效率已超過16%。
參考文獻：
YaoguangRong, Yue Hu, Anyi Mei, Michael D. McGehee5,?, Edward H. Sargent, Hongwei Hanet al.Challenges for commercializing perovskite solar cells. Science 2018, 361,eaat8235.
http://science.sciencemag.org/content/361/6408/eaat8235
