据美国《科学日报》网站3月22日报道，研究人员在开发下一代太阳能电池方面迈出重要一步。

太阳能世界已准备好迎接一场革命。科学家们正在争分夺秒地开发一种新型太阳能电池，这种电池使用的材料能比当今的太阳能电池板更有效地转换电力。

在今年2月26日发表在《自然·能源》杂志上的一篇新论文中，美国科罗拉多大学博尔德分校的一位研究人员和他的国际合作者揭示了一种制造新型太阳能电池（名为钙钛矿太阳能电池）的创新方法，这一成就对于被许多人视为下一代太阳能技术的商业化至关重要。

如今，几乎所有太阳能电池板都是由硅制成，其效率为22%。这意味着硅电池板只能将大约五分之一的太阳能转化为电能，因为这种材料只能吸收有限比例的太阳光波长。此外，硅的生产成本高昂且耗能巨大。

现在有了钙钛矿太阳能电池。与硅相比，这种合成半导体材料有潜力以更低的生产成本转化更多的太阳能。

科罗拉多大学博尔德分校化学与生物工程系教授、该校可再生与可持续能源研究所研究员迈克尔·麦吉说：“钙钛矿电池可能会改变游戏规则。”

科学家们一直在测试钙钛矿太阳能电池，将其堆叠在传统硅电池上，制成串联电池。这两种材料各自吸收太阳光谱的不同部分，将它们叠加在一起，有可能将电池板的效率提高50%以上。

麦吉说：“我们仍在快速实现电气化，越来越多的汽车使用电力运行。我们希望淘汰更多的燃煤电厂，并最终淘汰天然气电厂。如果你相信我们将拥有一个完全可再生的未来，那么你就要制定计划将风能和太阳能市场在目前的基础上扩大至少五到十倍。”

他说，为实现这一目标，业界必须提高太阳能电池的效率。

但是，要以商业规模利用钙钛矿制造太阳能电池，一个主要挑战是将半导体涂覆到玻璃板上的过程，玻璃板是太阳能电池板的组成部分。目前，制备过程必须在充满非活性气体（如氮气）的小盒子中进行，以防止钙钛矿与氧气发生反应从而降低其性能。

麦吉说：“这在研究阶段是没有问题的。但是当你开始给大块玻璃进行涂覆时，在充满氮气的盒子中进行制备会变得越来越困难。”

麦吉和他的合作者开始寻找防止与空气发生破坏性反应的方法。他们发现，在制备之前向钙钛矿溶液中添加甲酸二甲基胺（DMAFo）可以防止材料氧化。这一发现使得制备能够在小盒子外的环境空气中进行。实验表明，使用DMAFo添加剂制成的钙钛矿电池的单体效率可达近25%，与钙钛矿电池目前26%的效率记录相当。

该添加剂还提高了电池的稳定性。

商用硅电池板通常可以在25年后保持至少80%的性能，每年损失约1%的效率。然而，钙钛矿电池的反应性更强，在空气中退化速度更快。新研究表明，用DMAFo制成的钙钛矿电池在研究人员将其暴露在模拟阳光的LED光下照射700小时后，仍能保持90%的效率。相比之下，在空气中制备的不含DMAFo的电池在仅300小时后就迅速退化。

他指出，虽然这是一个非常令人鼓舞的结果，但一年有8000小时。因此需要开展更长时间的测试，来确定这些电池在长期使用后的效果。（编译/张琳）





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