钙钛矿太阳能电池（perovskite solar cells, PSCs）的光电转换效率在近几年以不可思议的速度提升——从2012年的14％提高到2014年的20％。相比之下，硅太阳能电池取得类似进步，花了超过二十年。

钙钛矿太阳能电池。图片来源：laserfocusworld.com

今年早些时候，韩国科学家制造的甲脒铅碘化物（formamidinium lead iodide, FAPbI3）钙钛矿型材料，曾经以20.1%的光电转换效率打破了钙钛矿太阳能电池的记录（Nature, 2015, DOI:10.1038/nature14133）。最近，他们又发明了一种新的方法来制造这种材料，有望突破之前他们自己创造的转换效率纪录。

科学家们的这一方法同时考虑了“效率”和“成本效益”，他们将二碘化铅-二甲亚砜膜浸入到甲脒碘化物溶液，因为甲脒碘化物对二碘化铅的亲和力比二甲亚砜要高，所以甲脒碘化物取代了晶格中的二甲亚砜，从而形成了FAPbI3钙钛矿结构。这一分子内交换（intramolecular exchange）过程产生的FAPbI3薄膜具有(111)-择优结晶取向、大颗粒且致密的微观结构、无二碘化铅残留的平整表面。

由该高质量FAPbI3薄膜制备的太阳能电池可以从更广阔的太阳光谱吸收太阳光，实验证明其最大光电转换效率达到了20.2％，也就是说，韩国科学家们再一次造出了迄今为止表现最好的钙钛矿太阳能电池。

该研究成果发表在《Science》上。