对于硅的绿色替代品，研究人员把重点放在了薄膜钙钛矿上，这是一种低成本、灵活的太阳能电池，可以用最少的能源生产，而且几乎不排放二氧化碳。
虽然钙钛矿太阳能电池很有前途，但在它们普及之前还需要解决一些重大挑战，尤其是它们固有的不稳定性，这使得大规模生产变得困难。
斯坦福大学(Stanford University)博士后学者尼克·罗尔斯顿(Nick Rolston)说:“钙钛矿太阳能技术正处于商业化和脆弱的十字路口。”数百万美元正被注入初创公司。但我坚信，在未来三年内，如果没有能够延长细胞寿命的突破，资金就会开始枯竭。”
罗尔斯顿说，这就是为什么斯坦福大学开发的一种新的钙钛矿制造工艺如此令人兴奋的原因。在11月25日出版的《焦耳》杂志上发表的一项新研究中，他和他的同事展示了一种生产稳定钙钛矿电池的超快方法，并将其组装成太阳能组件，为设备、建筑甚至电网供电。
“这项工作为钙钛矿的制造提供了一个新的里程碑，”研究的高级作者Reinhold Dauskardt说，他是斯坦福工程学院的Ruth G.和William K. Bowes教授。“它解决了该社区多年来一直在应对的一些模块规模制造的最可怕的障碍。”
Fingernail-size样品
钙钛矿太阳能电池是一种合成晶体薄膜，由廉价而丰富的化学物质如碘、碳和铅制成。
薄膜电池重量轻，可弯曲，可以在接近沸点的露天实验室中生长，这与工业硅需要的温度高达3000华氏度(1650摄氏度)的熔炉相去甚远。
科学家们已经开发出一种钙钛矿电池，这种电池可以将25%的阳光转化为电能，其转换效率可与硅媲美。但这些试验性电池不太可能很快安装在屋顶上。
“在钙钛矿上所做的大部分工作涉及到非常小的活跃的、可用的太阳能电池。Rolston说，
杏耀平台总代 ，他和William Scheideler共同领导了这项研究，William Scheideler曾是斯坦福大学的博士后学者，现在是达特茅斯学院的助理教授。
试图制造更大的电池会产生缺陷和针孔，这大大降低了电池的效率。与可使用20到30年的刚性硅电池不同，薄膜钙钛矿在受热受潮时最终会降解。
Dauskardt说:“你可以在实验室里制作一个小型演示设备。”“但传统的钙钛矿加工无法实现快速、高效的制造。”
创纪录的处理器
为了应对大规模生产的挑战，Dauskardt团队部署了一项他们最近发明的专利技术——快速喷射等离子处理。
这项技术使用一个带有两个喷嘴的机器人设备来快速生产钙钛矿薄膜。一个喷嘴将含有钙钛矿化学前体的液态溶液喷涂在一块玻璃上，而另一个喷嘴则释放出一种被称为等离子体的高活性电离气体。
“传统的处理方法需要你烘烤钙钛矿溶液大约半个小时，”罗尔斯顿说。“我们的创新是使用等离子高能源，快速将液态钙钛矿转化为薄膜太阳能电池，只需一步。”
利用快速喷雾处理技术，斯坦福大学的研究小组能够以每分钟40英尺(12米)的速度生产钙钛矿膜——大约是制造硅电池速度的四倍。
“我们实现了所有太阳能技术中最高的生产量，”罗尔斯顿说。“你可以想象把大的玻璃面板放在滚轮上，以前所未有的速度不断地生产出一层层钙钛矿。”
除了创纪录的生产速度，新制造的钙钛矿电池还实现了18%的功率转换效率。
罗尔斯顿说:“我们希望这个过程尽可能适用和广泛使用。”“血浆治疗系统可能听起来很花哨，但它是可以以非常合理的价格从商业上买到的东西。”
斯坦福大学的研究小组估计，杏耀YL他们的钙钛矿模组的制造成本为每平方英尺25美分，远低于一般硅模组每平方英尺2.5美元左右的成本。
太阳能电池组件
硅太阳能电池通常连接在封装的模块中，以提高其功率输出，并能承受恶劣的天气条件。钙钛矿制造商最终将不得不建造稳定、高效的模块，以实现商业可行性。
为此，斯坦福大学的团队成功地制造出了钙钛矿模块，即使在搁置了5个月之后，仍能以15.5%的效率运行。
传统的硅模块发电的成本约为每千瓦时5美分。为了与硅相竞争，钙钛矿模组必须封装在防水层中，至少十年不受湿气影响。该研究团队目前正在探索新的封装技术和其他方法，以显著提高耐久性。
罗尔斯顿说:“如果我们能建造一个可以使用30年的钙钛矿模块，我们就能把电力成本降低到每千瓦时2美分以下。”“以这个价格，我们可以将钙钛矿用于公用事业规模的能源生产。例如，一个100兆瓦的太阳能发电厂。”
