文｜陈根
随着全球工【gōng】业化进程的加快，世界能源短缺已经成为【wéi】每【měi】个国家【jiā】不容忽视的问【wèn】题，其严重制约了社会【huì】的【de】长【zhǎng】期稳定发展，研究【jiū】和【hé】开发新能源刻【kè】不容缓。在各种【zhǒng】新能源中，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【shì】目前市场上主【zhǔ】流的太【tài】阳能发电设备，其通常以硅基太阳能电池板【bǎn】为【wéi】中间媒介【jiè】，将【jiāng】太阳光能转换为电能，进而推【tuī】动整个负载的工作。其中【zhōng】效率最高的单结【jié】电【diàn】池【chí】是聚光单晶硅太阳能电池，可达27．6％，但【dàn】它【tā】的寿命，一般认【rèn】为极限【xiàn】只【zhī】有【yǒu】20年，未来，该类太阳能或将无【wú】法【fǎ】满足【zú】光伏产【chǎn】业的发展需要。
钙钛矿是一【yī】种具【jù】有特殊【shū】晶【jīng】体结【jié】构的【de】半导体，非【fēi】常适【shì】合用于太阳能电池技术。它们可在室温下制造【zào】，使用的【de】能源比硅少【shǎo】得多，因此【cǐ】生产成本【běn】更低，更可持续。随着技术进步，其转化【huà】效率还在不断提【tí】升，钙【gài】钛矿材料由此受【shòu】到市场广【guǎng】泛的【de】关注。
近【jìn】日，美【měi】国普【pǔ】林斯顿【dùn】大学的研究人员开发出了第一【yī】个具有商业可行性【xìng】的钙钛矿太阳能电池，该设备可【kě】在【zài】超过行业【yè】标准的情况下运【yùn】行大约30年【nián】，远远超过硅基太阳能【néng】电池20年寿命【mìng】的门槛【kǎn】。
早期的钙钛矿型太【tài】阳能电池【chí】（PSC）在2009—2012年间问世，那【nà】时只能持续几分钟。2017年的【de】一项重要【yào】突破【pò】使其在【zài】室温【wēn】连续照明下工作了一年，而新【xīn】设【shè】备能【néng】在类似实验室条【tiáo】件下运【yùn】行【háng】5年，这一纪录突显了PSC的耐用潜力。
该研究中，科学家【jiā】们对不【bú】同材料进行了【le】分【fèn】层，以【yǐ】优化光吸收，同时保护【hù】最脆弱的区域不受照射。他【tā】们在【zài】两个关【guān】键成分【fèn】之间开发了一层超薄的【de】“二维覆盖层”：吸收钙钛矿层和【hé】由铜盐及【jí】其他物【wù】质制成的荷电层。目标是【shì】防止钙钛【tài】矿半导体在几【jǐ】周或【huò】几【jǐ】个月内【nèi】烧毁。
经过数十次排列、改变几【jǐ】何结构中的微小细节及覆盖【gài】层数，并尝【cháng】试了数十种材【cái】料组合，科学家们成【chéng】功制备了新型钙钛矿【kuàng】太阳【yáng】能。试验结果显示，新设【shè】备在平均温度【dù】约为【wéi】35℃且【qiě】连续照【zhào】明至少5年【nián】的情况【kuàng】下，可【kě】发【fā】挥【huī】出80％以上的峰值效率。
此外，该钙钛【tài】矿太阳能电池【chí】与【yǔ】传统“硅【guī】型”太阳能【néng】电池比，成本、重量【liàng】大大降低【dī】，便【biàn】于安装在建筑【zhù】物和纯电动汽【qì】车上，兼具成本与推广优势。随着新型太【tài】阳能电【diàn】池【chí】技【jì】术【shù】的推动，希望能将该设备扩展到【dào】现代生活中的更多领域。
原文标题 : 陈根：钙钛矿太阳能，或可超越硅极限
