《自然》子刊：高压改变钙钛矿相位，将推动第三代太阳能电池应用

钙钛矿是一种可以将阳光转化为电能的材料，其效率不亚于今天的商用硅太阳能电池，而且有可能更便宜、更容易制造。

但是，在这种材料可以采用的四种可能的原子配置或相位中，有三种在常温和普通环境下有效但不稳定，它们很快就会回到第四种相位，但第四种相位无法应用与太阳能电池。

现在，斯坦福大学和美国能源部SLAC国家加速器实验室的研究人员找到了一个新的解决方案：将无效相位的钙钛矿放入金刚石砧座中，在高温下挤压。这种处理将它的原子结构变得有效，即使在室温和相对潮湿的空气中也能保持这种状态。

该研究成果已发表在《自然通讯》(Nature Communications)上。

研究人员表示“这是第一项利用压力来控制这种稳定性的研究，开辟了许多可能性;”“现在已经找到了制备这种材料的最佳方法，有可能将其扩大到工业生产，并使用同样的方法来操纵其他钙钛矿相。”

钙钛矿得名于一种具有相同原子结构的天然矿物。科学家研究了一种由碘、铅和铯组合而成的卤化铅钙钛矿。

这种材料的一个相，被称为黄色相，不能用于太阳能电池。然而，科学家不久前发现，如果以某种方式加以处理，使其变成一种黑色的钙钛矿相，在将阳光转化为电能方面非常有效。

但是，这些黑色相在结构上也不稳定，并且容易迅速退回到无用的状态。此外，它们只能在高温下高效运行。

以前曾有过用化学、应变或温度来稳定黑相的尝试，但只能在没有水分的环境中实现。

在此次的新研究中，研究人员设计了一种装置，在这种装置中，黄色相晶体被挤压在钻石砧座上。压力仍然存在，晶体被加热到450摄氏度，然后冷却。

研究人员表示，在选用适合压力和温度的情况下，晶体从黄色变成黑色，并在压力取消后保持黑色，能抵抗潮湿空气，并在室温下保持稳定，有效时间达10至30天或更长时间。

使晶体变黑并保持这种状态所需的压力约为大气压的1000至6000倍，约为人造金刚石行业常规压力的十分之一。

研究人员表示，进一步研究目标之一是将该发现运用到工业中，并扩大工艺规模，使其进入制造领域。

编译/前瞻经济学人APP资讯组

论文链接：

https://www.nature.com/articles/s41467-020-20745-5