研究人员发现用于太阳能电池的新型无铅钙钛矿材料

一类称为钙钛矿的材料已经出现，成为制造廉价且高效太阳能电池的有希望的替代硅的材料。但是就他们的全部诺言而言，钙钛矿并非没有缺点。大多数都含有剧毒的铅，并且包括有机材料，这些材料在暴露于环境时不稳定。

现在，布朗大学和内布拉斯加州大学林肯分校(UNL)的一组研究人员提出了一种新的钛基材料，用于制造无铅无机钙钛矿太阳能电池。在发表在《焦耳》杂志(Cell的新的以能量为中心的姊妹杂志)上的一篇论文中，研究人员表明，这种材料可以成为一种很好的候选材料，特别是对于制造串联太阳能电池而言-将钙钛矿电池放置在硅藻土的顶部。硅或另一种成熟的材料来提高整体效率。

新论文的资深作者尼丁·帕迪特(Nitin Padture)说，“钛是一种丰富，坚固且具有生物相容性的元素，直到现在，钙钛矿研究一直被人们忽略。”分子和纳米级创新研究所。“我们证明了可以使用钛基材料制造钙钛矿薄膜，并且该材料具有可调谐的太阳能应用良好的性能。”

2009年，人们对钙钛矿产生了兴趣，该钙钛矿是一类具有特定晶体结构的材料，可用于清洁能源，当时人们发现它们能够将阳光转化为电能。首批钙钛矿太阳能电池的转换效率仅为约4%，但迅速飙升至近23%，可与传统硅电池媲美。钙钛矿具有一些吸引人的优势。与硅电池相比，它们的制造成本可能更低，并且它们可以部分透明，从而启用诸如发电的窗户之类的新技术。

Padture说：“钙钛矿研究的主要方向之一是摆脱铅基材料，找到无毒且更稳定的新材料。” “通过计算机模拟，我们在UNL的理论家合作者预测，一类具有铯，钛和卤素成分(溴或/和碘)的钙钛矿是不错的选择。下一步是使用这种材料实际制造太阳能电池，并测试其属性，这就是我们在这里所做的。”

该团队制作的半透明钙钛矿薄膜的带隙为1.8电子伏特，能隙是材料能吸收的光子能级的量度，被认为是串联太阳能应用的理想选择。研究人员说，这种材料的转换效率为3.3%，远低于铅基电池的转换效率，但这是全新材料的良好开端。