2009 yılında kalsit ince film hücreleri ortaya çıkmaya başladığında dönüşüm verimliliği sadece %3,8 idi ve çok hızlı bir şekilde artarak 2018 yılında laboratuvar verimliliği %23'ü aştı. Kalkojenür bileşiğinin temel moleküler formülü ABX3'tür ve A pozisyonu genellikle Cs+ veya Rb+ gibi bir metal iyonu veya (CH3NH3;), [CH (NH2)2]+ gibi bir organik fonksiyonel gruptur; B pozisyonu genellikle Pb2+ ve Sn2+ iyonları gibi iki değerlikli katyonlardır; X pozisyonu genellikle Br-, I-, Cl- gibi halojen anyonlardır. Bileşiklerin bileşenlerini değiştirerek, kalkojenür bileşiklerinin yasak bant genişliği 1,2 ile 3,1 eV arasında ayarlanabilir. Kalkojenit hücrelerin kısa dalga boylarında yüksek verimli fotovoltaik dönüşümü, heterojen kristal silikon hücreler gibi uzun dalga boylarında olağanüstü dönüşüm performansına sahip hücrelerle birleştirildiğinde, teorik olarak %30'un üzerinde bir fotovoltaik dönüşüm verimliliği elde edilebilir ve bu da kristal silikon hücrelerin teorik dönüşüm verimliliği olan %29,4'lük sınırı aşabilir. 2020 yılında, bu katmanlı pil, Almanya'daki Heimholtz Berlin Laboratuvarı'nda %29,15'lik bir dönüşüm verimliliğine ulaşmıştır ve kalkojenit-kristal silikon katmanlı pil, yeni neslin en önemli pil teknolojilerinden biri olarak kabul edilmektedir.
Kalkojenit film tabakası iki aşamalı bir yöntemle gerçekleştirildi: önce, gözenekli Pbl2 ve CsBr filmleri, kabarık yüzeyli heterojunction hücrelerinin yüzeyine eş buharlaştırma yöntemiyle biriktirildi ve ardından spin kaplama yöntemiyle bir organohalojenür çözeltisi (FAI, FABr) ile kaplandı. Organik halojenür çözeltisi, buharla biriktirilmiş inorganik filmin gözeneklerine nüfuz eder ve daha sonra 150 santigrat derecede reaksiyona girerek kristalleşir ve bir kalkojenit film tabakası oluşturur. Böylece elde edilen kalkojenit filmin kalınlığı 400-500 nm idi ve akım eşleşmesini optimize etmek için alttaki heterojunction hücresiyle seri olarak bağlandı. Kalkojenit film üzerindeki elektron taşıma katmanları, sırasıyla termal buhar biriktirme yöntemiyle elde edilen LiF ve C60'tır; bunu takiben bir tampon katman olan Sn02'nin atomik katman biriktirme yöntemi ve şeffaf ön elektrot olarak TCO'nun manyetik püskürtme yöntemiyle kaplanması işlemi gerçekleştirildi. Bu katmanlı pilin güvenilirliği, kalkojenit tek katmanlı pilden daha iyidir, ancak kalkojenit filmin su buharı, ışık ve ısı gibi çevresel etkilere karşı stabilitesinin hala iyileştirilmesi gerekmektedir.
Yayın tarihi: 20 Ekim 2023