四年间， 钙钛矿的光电转换效率从3.8% （2009 年）上升到现在的16% 以上，4 倍的增长。作为对比，单晶太阳能电池在发展初期的5 年间仅上升了50%，其他类型的太阳能电池在发展的最开始几年效率进步也不显著。

　　NREL 的材料科学家对该材料的进一步优化很有信心。比如，铅替换为锡将能提升基于钙钛矿的多结太阳能电池的效率；同时，转换到更加环境友好的材料，这个替换使得加工后的太阳能电池更适宜于高湿度的应用环境。

　　最大限度地提高效率、降低成本

　　NREL 的高级科学家Luther 预言两个研究方向将同时进行，一是不顾成本，把材料性能做好； 一是尽量降低成本，比方说采用喷涂技术。这两个领域最终将合并，达到性能和成本的折中方案。

　　一个有趣的现象是，韩国、英国、瑞士和美国的不同研究小组都达到了很高的效率水平。似乎不只一个人知道这个材料的秘密。

　　钙钛矿基太阳能电池的理论转换效率大约为31%，意味着接收到的阳光有1/3 能转换为可使用的电力。基于钙钛矿的多结太阳能电池应能达到更高的转换效率。
Luther 表示，现在的目标不是达到20%，应该是28% 甚至更高。在实验室，小尺寸的样品应能做到几乎是完美的，然后生产制造环节在商业化条件下能达到多少是多少。

　　NREL 拥有在几个领域里世界顶级的科学家，他们专注于有前途的新材料，专业特长： III-V 族半导体、量子点、材料、输运现象、计算机材料设计及掺杂工艺、半导体能带工程等等。事实上，NREL 拥有多结太阳能电池效率的世界纪录，在高倍聚光条件下，GaInP/GaAs 电池的转换效率达到34%，在一个太阳测试条件下同样的材料达到了31.1%。

 图3：基于钙钛矿接受体的太阳能电池效率进展。数据取自于NREL已发表的额的文章

　　NREL 高级科学家朱凯是染料敏化太阳能电池学术研讨会的共同组织者。到目前为止，他说， 绝大多数的报告、张贴文章及论文都在讨论钙钛矿这个话题，在这个领域里这个课题是如此热门， 其实钙钛矿从技术角度上并不是染料电池。
五年来的进展

　　2009 年，日本科学家 Tsutomu Miyasaka 报道了钙钛矿作为光吸收层，可作为潜在的太阳能电池材料，当时报道的转换效率是3.8%，但是这个数值是如此之低，以至于未引起广泛注意。

　　但是在2011 年， 韩国科学家Nam-Gyu Park——NREL 的博士后研究员， 报告了6.5% 的钙钛矿光电转换效率。朱凯在15 年前在同一实验室工作过，这一结果引起了他的注意。

　　一年以后，Michael Gratzel——来自瑞士的头号太阳能电池科学家，与Park 合作发表了一篇论文，终于引起了广泛的兴趣。他们在自然科学报道刊物上发表的文章报告了10% 的基于钙钛矿材料的转换效率。朱凯表示，自那以后，他知道那就是他要从事的工作了。在2013 年初，钙钛矿材料的光电转换效率已经攀升到了12.3%。

　　大约一年以前，朱凯建议在材料中加入微量的氯元素。这个提议很快得到了证实，材料的性能得到极大改进，转换效率很快达到了16.2%。这个实验结果是韩国的Sang Il Seok 得到的。看到这个结果，朱凯为自己在一年前决定进入这个领域感到幸运。

　　同时，朱凯也自己动手做材料制备的实验。他说，这个材料是如此容易制备，采用溶液工艺， 自己就能在一、二天内作出器件，从头到尾。但是，他也承认，要进一步提高效率水平还需要大量努力。与其他太阳能材料比较，这种新的钙钛矿材料以低得多的成本进行生产，没有材料晶格失配的问题，也没有复杂精密的沉积工艺。

　　一些公司已经表示有兴趣与NREL 达成研发协议， 跟NREL 共同开发钙钛矿材料。朱凯表示， 美国可再生能源实验室（NREL) 对这个材料的研究已经达到一定的深度和广度，实验室所具备的在材料、器件、输运过程等太阳能电池方面的知识，将有助于对钙钛矿材料研究做出重大的贡献。（本文节译自美国可再生能源实验室网站文章，April 15, 2014）