环保化合物显示太阳能电池的应用前景

向太阳能的广泛过渡将在很大程度上取决于可靠，安全和负担得起的技术，例如用于储能的电池和用于能量转换的太阳能电池。在伦斯勒理工学院，研究人员专注于该方程式的两个部分。

在今天发表在《高级功能材料》上的一项研究中，一个由工程师，材料科学家和物理学家组成的团队展示了一种以前从未被考虑用于太阳能电池中的无铅硫族硫属钙钛矿新材料如何提供更安全，更多的性能。比其他通常考虑的有效选择。

有机无机卤化物钙钛矿(一种晶体矿物)已显示出有望成为太阳能电池中的关键成分，但它们也带来了巨大挑战。其独特的性能在转换非常有效的能量来自太阳为动力，他们是比硅，这在传统上一直在这方面的能力使用成本更低。但是，当它们暴露于湿气和阳光下时会不稳定，降解时效率会降低，并且会分解为铅和碘化铅(两者均为有害物质)。

“这些材料在第一天就给您带来了很好的性能，但是在三到四天之内(最多一周)，您会发现它们的性能急剧下降，”机械，航空航天和核工程专业的教授Nikhil Koratkar说。伦斯勒和本文的通讯作者。“此外，这些材料由于含有铅，因此不环保。”

为了克服这一挑战，Koratkar和一组研究人员(包括机械工程博士学位的Tushar Gupta)展示了无铅硫族钙钛矿，特别是硫化锆锆(BaZrS3)的薄膜如何潜在地取代含有钙钛矿，使用起来更安全，更稳定。

为了测试该化合物将光转换为电流的能力，研究小组使用它来构建光传感器。研究人员在实验室中的工作表明，BaZrS 3本质上更稳定且具有防水性。他们能够通过理论计算和计算模型证明，BaZrS 3在暴露于湿气或强烈阳光下具有很高的抵抗反应或分解的能力。这还通过详细的设备老化研究进行了实验验证，该研究历时四周。最重要的是，Koratkar说，制造这种化合物实际上要比高质量的硅便宜。

Koratkar说：“美国国家工程院已经定义了14项重大挑战;其中之一就是使从太阳能中收集能量的成本降低并且分布更加广泛。” “这是这项工作的动机，是想出一种可以与硅的效率相媲美但又降低了太阳能电池制造成本的新材料，这是实现这一目标的关键。”