钙钛矿太阳能电池已经证明了其高效率和低成本制造的潜力，已经引起了制造商的关注，并且已经在商业化和大规模生产方面取得了重大进展。
尽管在稳定性和暴露于潮湿和其他在野外必定会遇到的条件下迅速失去初始性能的趋势方面仍需谨慎行事。科学家们提出了许多不同的方法来解决这个问题。虽然尚不清楚其中哪些可以在工业生产中采用，但人们普遍认为可以解决该问题。
以美国布朗大学为首的科学家展示了另一种改善钙钛矿太阳能电池稳定性的方法，该方法与在加工过程中添加的“分子胶”一起使用，可显着提高光吸收钙钛矿层与电子传输层之间的附着力。布朗分子与纳米级创新研究所的负责人Nitin Padture解释说：“链条的强度仅取决于其最薄弱的环节，我们认为该界面是整个堆栈中最薄弱的部分，最有可能发生故障。”“如果我们能够加强这一点，那么我们就可以开始真正提高可靠性。”
自组装单层
考虑到这一点，该小组开始试验一组称为自组装单层(SAMs)的材料。“这是一大类化合物，” Padture继续说道。“当您将它们沉积在表面上时，这些分子将自身组装成一层，并像短发一样竖立起来。通过使用正确的配方，您可以在这些化合物与各种不同的表面之间形成牢固的结合。”
该小组在一个由硅和碘原子组成的SAM上安放，并通过在室温下进行的浸涂工艺将其应用于钙钛矿型太阳能电池上，该小组能够对电池结构产生令人印象深刻的影响。“当我们在界面上引入SAM时，我们发现它使界面的断裂韧性提高了约50%，这意味着在界面处形成的任何裂纹都不会传播得很远，” Padture说。“因此，实际上，SAM成为一种将两层粘合在一起的分子胶。”
在测试中，用SAM处理的太阳能电池在1个太阳光照射下以及连续的最大功率点跟踪下经过4000小时后，达到了21.4%的效率，并保留了80%的效率。在相同的测试条件下经过约700小时后，未经SAM处理的一组对照细胞的效率达到了20.2%，降至初始值的80%。实验已在《科学》杂志上发表的《具有自组装单分子层的界面增韧技术增强钙钛矿太阳能电池的可靠性》一文中进行了完整描述。
“我们做过的另一件事，而人们通常不会做，就是我们在测试后打开了细胞。”负责这项研究的布朗博士生郑正宏说。“在没有SAM的控制室中，我们看到了各种损坏，例如空隙和裂缝。但是对于SAM，强化的接口看起来确实不错。这是一个巨大的进步，确实让我们感到震惊。”
该小组现在计划将其工作扩展到加强钙钛矿电池堆中所有其他层之间的结合，以及提高各个层本身的机械强度。他们最近从美国能源部获得了150万美元的资助来实现这一目标。Padture总结说：“这种研究是使电池便宜，高效且性能良好的几十年所必需的。”
