光伏效率超25%！研究发现：无机卤化物钙钛矿可作为高效太阳能电池候选材料

有机-无机混合钙钛矿显示出超过25%的光伏效率。该领域的主流观点是，材料中的有机（含碳和氢）分子对于实现这一令人印象深刻的性能至关重要，因为它们被认为可以抑制缺陷辅助的载流子重组。

加州大学圣塔芭芭拉分校材料系的新研究表明这一假设不仅不正确，而且无机材料有可能超过混合钙钛矿。

为了比较这些材料，科学家对重组机制进行了全面的模拟。当光照在太阳能电池材料上时，光产生的载流子产生电流；缺陷处的重组破坏了其中一些载流子，从而降低了效率。因此，缺陷是效率的“杀手”。

为了比较无机和混合钙钛矿，研究人员研究了两种原型材料。两种材料都含有铅和碘原子，但在一种材料中，晶体结构是由无机元素铯完成的，而在另一种材料中，使用的是有机甲基铵分子。

运行模拟显示，这两种材料的共同缺陷引起了可比的（和相对无害的）重组水平。然而，混合钙钛矿中的有机分子可以分解；当氢原子损失发生时，产生的“空位”会强烈地降低效率。因此，该分子的存在对材料的整体效率来说是一种损害。

那么，为什么这一点在实验中没有被注意到呢？这主要是因为生长高质量的无机材料层比较困难。它们有采用其他晶体结构的倾向，而促进所需结构的形成需要更多的实验。然而，最近的研究表明，实现首选结构是绝对可行的。尽管如此，这种困难还是解释了为什么迄今为止无机钙钛矿没有得到那么多的关注。

研究人员说：“我们希望我们这个发现可以让人们更加关注无机钙钛矿。”

该研究论文题为"All-inorganic halide perovskites as candidates for efficient solar cells"，已发表在CellReports Physical Science期刊上。

前瞻经济学人APP资讯组

参考资料：https://linkinghub.elsevier.com/retrieve/pii/S2666386421003192