新的钙钛矿材料显示出作为硅的替代品的早期前景

硅在太阳能产品中占据主导地位 - 它在将太阳光转化为电能方面稳定，廉价且高效。任何采用硅片的新材料都必须以这些理由参与竞争并获胜。由于国际研究合作，上海交通大学，洛桑联邦理工学院(EPFL)和冲绳科学技术研究生院(OIST)发现了一种稳定的材料，可以有效地发电 - 这可能会挑战硅霸权。

在科学杂志上，合作团队展示了材料CsPbI 3如何在一种能够达到高转换效率的新配置中稳定下来。CsPbI 3是一种无机钙钛矿，由于其高效率和低成本，一组材料在太阳能世界中越来越受欢迎。这种配置值得注意，因为稳定这些材料在历史上一直是一个挑战。

“我们很高兴结果表明CsPbI 3可以与行业领先的材料竞争，” OIST 能源材料和表面科学部门负责人Yabing Qi教授说，他领导了该研究的表面科学方面。

“从这个初步结果来看，我们现在将努力提高材料的稳定性和商业前景。”

CsPbI 3通常在其α相中进行研究，这是一种众所周知的晶体结构，由于其黑色，因此被称为暗相。这个阶段特别适合吸收阳光。不幸的是，它也是不稳定的 - 并且结构迅速降解成黄色形式，不太能够吸收太阳光。

这项研究反而探索了β相中的晶体，这是一种不太知名的结构排列，比α相更稳定。虽然这种结构更稳定，但它显示出相对低的功率转换效率。

这种低效率部分是由于薄膜太阳能电池中经常出现的裂缝造成的。这些裂缝导致电子流入太阳能电池中的相邻层 - 电子不能再作为电流流动。该团队用碘化胆碱溶液处理该材料以修复这些裂缝，该解决方案还优化了太阳能电池中各层之间的界面，称为能级对准。

“电子自然地流向电子能量较低的材料，因此相邻层的能量水平与CsPbI 3相似是很重要的，”Qi教授实验室的合着者Luis K. Ono博士说。“这种层之间的协同作用导致更少的电子丢失 - 并产生更多的电力。”

由OIST技术开发和创新中心支持的OIST团队使用紫外光电子能谱来研究CsPbI 3与相邻层之间的能级对准。这些数据显示了电子如何能够自由地穿过不同的层，发电。

结果表明，在用碘化胆碱处理后，相邻层的电子损失很低 - 因为层之间的能级水平更好。通过修复自然出现的裂缝，这种处理使转换效率从15%提高到18%。

虽然这种飞跃可能看起来很小，但它将CsPbI 3带入了认证效率领域，这是竞争对手太阳能材料提供的竞争价值。尽管这一早期结果很有希望，但无机钙钛矿仍然滞后。为了使CsPbI 3真正与硅竞争，该团队接下来将研究三位一体的因素，使硅的统治能够继续 - 稳定性，成本和效率。

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