如何加快新太阳能电池材料的发现

被称为钙钛矿的多种材料被认为是开发新型，更高效太阳能电池的最有前途的途径之一。但是，这些材料构成元素的几乎无限可能的组合使得寻找有希望的新钙钛矿变得缓慢而艰辛。

现在，麻省理工学院和其他几个机构的研究人员团队加快了筛选新制剂的过程，将新化合物的合成和分析速度提高了约十倍。在此过程中，他们已经发现了两套有前途的钙钛矿启发材料，值得进一步研究。

麻省理工学院的研究科学家孙世晶，机械工程教授Tonio Buonassisi教授以及其他16位来自麻省理工学院，新加坡和国家标准与技术研究所的论文在本周的Joule期刊上发表了他们的发现。

令人惊讶的是，尽管采用了部分自动化，但吞吐速度的大部分改善是由于工作流程的人机工程学所致。这涉及更传统的系统效率，通常是通过跟踪和定时许多步骤来获得的：合成新化合物，将它们沉积在基板上进行结晶，然后使用多种技术观察和分类生成的晶体。

布纳西西说：“有必要加快新材料的开发，”随着世界继续朝着太阳能发展，包括太阳能电池板空间有限的地区。他说，但是开发新的能量转换材料的典型系统可能要花费20年的时间，而且前期资本成本很高。他的团队的目标是将开发时间缩短到两年以下。

本质上，研究人员开发了一种系统，该系统允许并行制造和测试多种材料。他说：“现在，我们可以使用相同的材​​料合成平台访问各种不同的成分。它使我们能够探索各种参数空间。”

钙钛矿化合物由三个独立的成分组成，传统上分别标记为A，B和X位点离子，每个离子都可以是候选元素列表中的任何一个，从而形成具有不同物理特性的非常大的结构族。在用于光伏应用的钙钛矿和钙钛矿启发的材料领域中，B-位离子通常是铅，但是钙钛矿研究的主要工作是找到可行的无铅版本，该版本可与或超过铅基材料的性能。品种。