通往无毒且稳定的钙钛矿太阳能电池的道路

卤化物钙钛矿材料在太阳能技术上显示出高效率，但这要付出一定的代价：最好的钙钛矿材料含有有毒的铅，对环境构成危害。用无毒的元素代替铅是困难的，因为无铅钙钛矿的稳定性较低且效率较低。现在，国际合作已经设计出一种新型的钙钛矿杂化材料，具有良好的效率和稳定性。

最好的替代品之一是锡。用锡代替铅的卤化钙钛矿应该显示出优异的光学性能，但是在实践中，它们的效率中等且迅速下降。这种快速的“老化”是它们的主要缺点：钙钛矿结构中的锡阳离子与环境中的氧气反应非常迅速，因此其效率下降。

现在，由中国苏州大学功能纳米与软材料研究所(FUNSOM)的Antonio Abate，HZB和Wang Zhao-Kui领导的国际合作取得了突破，这为以无毒钙钛矿为基础的太阳能电池开辟了道路长期提供稳定的性能。他们使用锡代替铅，但是通过在材料中插入有机基团创建了二维结构，这导致了所谓的二维Ruddlesden-Popper相。

第一作者说：“我们使用苯基乙基氯化铵(PEACl)作为钙钛矿层的添加剂。然后，当PEACl分子迁移到钙钛矿层中时，我们进行了热处理。这导致了垂直排列的二维钙钛矿晶体的堆积。”孟力博士 李先生是Abate小组的博士后，并与中国伙伴组织了紧密合作。在上海同步辐射装置(SSRF)，他们能够精确分析经过不同退火处理的钙钛矿薄膜的形貌和晶体特性。

这些无铅钙钛矿太阳能电池中最好的，无论是在白天还是在黑暗中，其效率均达到9.1%，并具有很高的稳定性。热处理的结果是，PEACl分子在晶体钙钛矿层之间堆积，并形成阻止锡阳离子氧化的阻挡层。Abate说：“这项工作为更有效和稳定的无铅钙钛矿太阳能电池铺平了道路。”