文｜陈根
随着全球工【gōng】业【yè】化进【jìn】程的加快，世界能源短缺已【yǐ】经成为每个国家不容【róng】忽视的问题，其【qí】严重制约【yuē】了【le】社【shè】会的长期稳定发展，研究【jiū】和开发新能源刻不容缓。在各种【zhǒng】新能【néng】源中【zhōng】，太阳能发电技术一直革新着能源的构成。
硅基太阳能电池是目前市场【chǎng】上【shàng】主流的【de】太【tài】阳能发电设备，其通常以硅基【jī】太阳能电池板【bǎn】为中间【jiān】媒介，将太阳光能转换为电能，进【jìn】而推动整个【gè】负【fù】载的工作。其【qí】中效率最高的单结【jié】电池是【shì】聚光单晶硅太阳能电池，可达27．6％，但它的寿命【mìng】，一般认为极限只有20年，未来【lái】，该类太阳能【néng】或将无【wú】法满【mǎn】足光伏【fú】产【chǎn】业的发展【zhǎn】需要。
钙钛矿是一【yī】种具【jù】有特殊晶体结构【gòu】的半导体，非【fēi】常适合【hé】用于太阳能电池技术。它们可【kě】在室温【wēn】下【xià】制造，使用的能源【yuán】比【bǐ】硅少得多，因此生产成本更低，更【gèng】可【kě】持续。随着技术进步，其转化【huà】效率【lǜ】还在【zài】不【bú】断提升，钙钛矿材料由此受到市【shì】场【chǎng】广泛的关注。
近日，美国普林【lín】斯顿【dùn】大学的【de】研究【jiū】人员开发【fā】出了第【dì】一个具有商业可行【háng】性的钙钛【tài】矿太阳能电池，该设备可在【zài】超过行业标准【zhǔn】的情况下运【yùn】行大约【yuē】30年，远远超过硅基太阳能电池【chí】20年寿命的门槛。
早【zǎo】期的钙钛矿【kuàng】型太阳能电【diàn】池（PSC）在2009—2012年间问世，那【nà】时只能持续几分【fèn】钟。2017年的【de】一【yī】项重要【yào】突【tū】破使其在【zài】室温【wēn】连续照明下工作了一年，而新设【shè】备能在类【lèi】似实验室条件下运行5年，这【zhè】一纪【jì】录突【tū】显了PSC的耐用潜力。
该研究中，科学家们对不同材料【liào】进行【háng】了分层，以优化光吸【xī】收，同时保【bǎo】护最脆弱的【de】区【qū】域不受照射。他们【men】在【zài】两【liǎng】个关键成分之间开【kāi】发了一层超薄的“二【èr】维覆盖层”：吸收【shōu】钙钛矿【kuàng】层【céng】和由铜盐及其他物质制成的荷电层【céng】。目标是【shì】防止钙钛矿半导【dǎo】体在几周或几个月内烧毁【huǐ】。
经过数十次排列、改变几【jǐ】何结构中的【de】微小细节【jiē】及覆盖【gài】层数，并尝试了数十种材料组合，科学家们成功制备【bèi】了新型钙【gài】钛【tài】矿太阳能。试验结果显示，新设备在平【píng】均【jun1】温度【dù】约【yuē】为【wéi】35℃且连续【xù】照明至【zhì】少5年【nián】的情况下，可发【fā】挥出【chū】80％以上的峰值【zhí】效率。
此外，该钙钛矿太阳能【néng】电池【chí】与传统“硅型”太阳能电池【chí】比，成【chéng】本、重量大大降低，便于【yú】安【ān】装在建【jiàn】筑物和纯电动汽车【chē】上【shàng】，兼具成本【běn】与【yǔ】推广优势。随着新型太【tài】阳能电池技【jì】术【shù】的推【tuī】动，希望能将【jiāng】该设备扩展到现代生活中的更【gèng】多领域。
原文标题 : 陈根：钙钛矿太阳能，或可超越硅极限
