小电池指引光伏产业新方向

 

钙钛矿还有另一个价值很高的特性：产生电压的效率。例如，在晶体硅太阳能电池中，需要从光子获得至少1.1电子伏(ev)的能量，从而将一个电子反冲出硅原子的束缚，成为自由电子。然后，电子到达电极，再进入电路，它们的电压会降至0.7ev，仅丧失了0.4ev——这也是硅在商业上取得成功的部分原因。

对于传统的dsscs和有机太阳能电池而言，这些损耗约为0.7ev～0.8ev。但是，钙钛矿的损耗仅有0.4ev，与商业利益相匹配。“钙钛矿的这些优点非常好。”yang说，“这就是我们想要的。”yang小组在过去10年里花费大量时间研究有机太阳能电池，将其效能提高到接近11%。但是，之后他们开始研究钙钛矿，“我们在5个月里使其能效达到13%。”yang说。

另外，钙钛矿在吸收蓝色和绿色光子方面比硅更好。钙钛矿的生成温度比玻璃的熔点低，工程师能够将它们直接铺在硅电池玻璃涂层的顶端。mcgehee表示，这一策略可能制造廉价串联电池，但是没有人这样做过。

遭遇障碍

太阳能电池企业需要新的活力。近年来，太阳能电池价格下降，经过残酷的商业淘沙，大量相关企业纷纷破产。gratzel指出，风险投资公司以及科学基金机构，对支持有机太阳能光伏电板和dsscs等进展缓慢研究的热情逐渐冷却。他补充道：“相关企业的情绪非常低落”。因此钙钛矿来得正是时候，“我们需要激励”。

即便如此，在钙钛矿太阳能电池为进入市场作好准备前还有很长的路要走。首先，cahen说，目前实验室里制造的大部分电池是微小的，仅几厘米大。相比之下，硅电池板直径能达数米。“很难生产较大的钙钛矿连续膜。”cahen说。而且没有研究人员能解决耐久性问题。钙钛矿电池对氧气非常敏感，会与其发生化学反应进而破坏晶体结构，并产生水蒸气，溶解盐状的钙钛矿。更糟的是，目前最好的钙钛矿中的铅可能会滤出，污染屋顶和土壤。

“这里也存在许多困难。”cahen说，“此时，我是一个乐观主义者，并且是材料研究的信徒。”有关钙钛矿的诸多挑战需要解决，“该领域在未来几年中将非常活跃”。gratzel说。全球太阳能电池市场价值每年将达到近500亿美元，研究人员有动力推进该领域的发展。