新型钙钛矿材料将革新太阳能发电技术的未来

尚未以商业规模生产的钙钛矿太阳能电池。目前，OIST能源部门的新型钙钛矿太阳能电池足够小，可以让刘博士把它们握在手中

利用从太阳中心释放的巨大能量，是全球实现可持续能源供应发展的关键目标之一。

使用太阳能电池的设备可以将光能直接转换成电能。迄今为止，大多数太阳能电池都是由晶硅制成的，这种材料非常擅长吸收光线。但晶硅面板的生产成本一直居高不下。

科学家们一直在研发一种由钙钛矿结构制成的太阳能电池替代品。真正的钙钛矿是地球上发现的一种矿物质，由特定分子排列的钙，钛和氧组成。具有相同晶体结构的材料被称为钙钛矿结构。

因为它们有效吸收光线，钙钛矿结构作为太阳能电池的集光活性层很有效，且比晶硅便宜很多。它们也可以使用相对简单的集成设备中。例如，它们可以溶解在溶剂中，或直接喷涂到基材上。

由钙钛矿结构制成的材料可用在升级太阳能电池技术的道路上，但它们也具有严重的缺点：不稳定！在暴露于过热环境下将会恶化。这也阻碍了他们的商业潜力。

冲绳理工大学研究生院（OIST）能源研究所由齐亚平教授领导，开发了采用新型钙钛矿材料，该材料稳定，高效，生产成本相对较低，铺平了道路用于未来太阳能电池的使用。他们的工作最近发表在Advanced Energy Materials上。博士后贾良博士和刘宗豪博士对这项工作做出了重大贡献。

这种材料有几个关键特征。首先，它是无机的，这是一个重要的转变，因为有机材料通常不耐热并且在加热下降解。由于太阳能电池在阳光下会变得非常热，因此热稳定性至关重要。研究人员用无机材料代替有机部分，使钙钛矿太阳能电池更加稳定。

“曝晒300小时后，太阳能电池几乎没有变化。”论文作者刘宗豪博士说。

然而，全无机钙钛矿太阳能电池的光吸收比有机的低。这是第二个特征出现的地方：OIST的研究人员用锰来掺杂他们的新电池，以改善其性能。锰改变了材料的晶体结构，提高了其捕光能力。

“就像当你在菜中添加盐来改变它的味道一样，当我们添加锰时，它会改变太阳能电池的特性。”刘宗豪说。

第三，在这些太阳能电池中，在太阳能电池和外部电线之间传输电流的电极由碳制成，而不是通常的金制成。这种电极显着更便宜并且更容易生产，部分原因是它们可以直接印刷到太阳能电池上。另一方面，制造金电极需要高温和专业设备，如真空室。

在钙钛矿太阳能电池变得像晶硅太阳能电池一样具有商业可行性之前，仍有许多挑战需要克服。例如，虽然钙钛矿太阳能电池仅能维持一到两年，但硅太阳能电池可以工作20年。

齐教授和他的同事们继续研究这些新型电池的效率和耐久性，并且正在开发以商业规模制造这些电池的过程。鉴于自2009年第一颗钙钛矿太阳能电池被报道以来，该技术发展的速度有多快，在小编眼里，这些新型太阳能电池的未来是非常光明的！

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