Nel 2009, quando iniziarono ad apparire le celle a film sottile di calcite, l'efficienza di conversione era solo del 3,8%, e aumentò rapidamente. Nell'Unità 2018, l'efficienza di laboratorio ha superato il 23%. La formula molecolare di base di un composto calcogenuro è ABX3, e la posizione A è solitamente uno ione metallico, come Cs+ o Rb+, o un gruppo funzionale organico, come (CH3NH3;), [CH(NH2)2]+; la posizione B è solitamente cationi bivalenti, come ioni Pb2+ e Sn2+; la posizione X è solitamente anioni alogeni, come Br-, I-, Cl-. Modificando i componenti dei composti, la banda proibita dei composti calcogenuri è regolabile tra 1,2 e 3,1 eV. La conversione fotovoltaica ad alta efficienza delle celle calcogenuri a lunghezze d'onda corte, sovrapposta a celle con eccezionali prestazioni di conversione a lunghezze d'onda lunghe, come le celle in silicio cristallino eterogeneo, può teoricamente ottenere un'efficienza di conversione fotovoltaica superiore al 30%, superando il limite dell'efficienza di conversione teorica delle celle in silicio cristallino del 29,4%. Nel 2020, questa batteria impilata ha già raggiunto un'efficienza di conversione del 29,15% nel laboratorio berlinese di Heimholtz, in Germania, e la cella impilata calcogenuri-silicio cristallino è considerata una delle principali tecnologie di batterie di prossima generazione.
Lo strato di film di calcogenuro è stato realizzato con un metodo in due fasi: in primo luogo, film porosi di Pbl₂ e CsBr sono stati depositati sulla superficie di celle a eterogiunzione con superfici soffici mediante co-evaporazione, e poi ricoperti con una soluzione di alogenuri organici (FAI, FABr) mediante spin-coating. La soluzione di alogenuri organici penetra nei pori del film inorganico depositato da vapore e quindi reagisce e cristallizza a 150 °C per formare uno strato di film di calcogenuro. Lo spessore del film di calcogenuro così ottenuto era di 400-500 nm ed è stato collegato in serie con la cella a eterogiunzione sottostante per ottimizzare l'adattamento di corrente. Gli strati di trasporto elettronico sul film di calcogenuro sono LiF e C₂O, ottenuti sequenzialmente mediante deposizione termica da vapore, seguita dalla deposizione a strati atomici di uno strato tampone, SnO₂, e dallo sputtering magnetron di TCO come elettrodo frontale trasparente. L'affidabilità di questa cella impilata è migliore di quella della cella a strato singolo di calcogenuri, ma la stabilità del film di calcogenuri sotto l'influenza ambientale di vapore acqueo, luce e calore deve ancora essere migliorata.
Data di pubblicazione: 20-10-2023