来自北伊利诺伊大学和科罗拉多州戈尔登DOE国家可再生能源实验室(NREL)的研究人员今天(2月19日)在杂志《自然》上报告了混合钙钛矿太阳能电池开发的潜在突破。

钙钛矿太阳能电池被认为是太阳能领域的一颗新星，它将光能转化为电能。与传统的硅基太阳能电池相比，它们可能更便宜，生产更简单，至少在小实验室规模的情况下，它们已经显示出可比的效率水平。然而，关键的挑战仍然是不能成为有竞争力的商业技术。

一个主要的挑战是铅的使用。大多数性能最高的混合钙钛矿太阳能电池含有水溶性铅，这引起了人们对受损电池潜在泄漏的担忧。

在牛的和的的领导下，一组科学家开发了一种技术，通过在太阳能电池的正面和背面应用铅吸收膜，可以隔离钙钛矿型太阳能电池制造中使用的铅，并最大限度地减少潜在的有毒物质泄漏。

牛化学系教授徐说：“铅的毒性一直是钙钛矿太阳能电池领域最令人困扰和最后一公里的挑战之一。”“我们认为我们有一个非常有希望解决这个问题的方法，这可能会改变游戏规则。

“如果电池受损，我们的设备将捕获大部分的铅，从而防止其浸入地下水和土壤中。我们用的膜不溶于水。”

科学家说，当太阳能电池在实验室环境中受到严重损坏时，铅吸收膜隔离了96%的铅泄漏。他们的实验进一步表明，铅吸收层不会对电池性能或长期运行稳定性产生负面影响。

钙钛矿太阳能电池因其使用的晶体结构与钙钛矿中发现的晶体结构相似而得名。这些太阳能电池中的钙钛矿结构化合物是基于有机-无机卤化铅的最常见材料。

仅在大约十年前，科学家们开始研究这些用于太阳能电池的晶体结构，并迅速提高了它们的太阳能转换效率。传统的硅太阳能电池是在高温下通过精密技术生产的，而钙钛矿可以通过室温化学溶液生产。