全球气候变化带来的后果日益显著，而将太阳能转化为电能的光伏电池将在未来的能源供应中发挥关键作用。
硅是制造光伏电池的一种常见的半导体材料，其生产工艺成本高昂，以避免其晶体结构出现影响功能的缺陷。而金属卤化物钙钛矿半导体正在成为一种更便宜的替代材料，具有出色且可调节的功能以及易于加工的特性。
在《AIP Publishing》杂志发表的一篇论文中，研究人员展示了有机/无机杂化钙钛矿半导体和器件的发展路线图。
钙钛矿半导体可以在溶液中处理，并且可以在表面上涂覆半导体油墨以形成所需的薄膜。这可以用于半导体器件的生产，例如光伏电池或发光二极管。
这篇论文章的合著者、德国康斯坦茨大学的研究人员Lukas Schmidt-Mende说：“多年来，溶液处理的半导体被认为无法提供与特殊生长的晶体半导体相同的功能。而出现这种想法背后的原因是，简单的溶液处理会在形成的晶体结构中导致相对较多的缺陷，这会对其功能产生负面影响。”
事实证明，有机-无机杂化钙钛矿半导体具有很强的缺陷容限性。在加工处理后形成的缺陷不会显著影响器件功能，而且混合钙钛矿的光伏器件首次实现了高效的溶液处理。
Schmidt-Mende说：“我们可以简单地改变钙钛矿的化学成分来调整其带隙，从而改变光线吸收曲线。这可用于制备不同波长的发光二极管，或调整叠层光伏电池的钙钛矿材料以优化吸收曲线。其高缺陷容限令人惊讶，我们需要了解细节将有助于进一步优化材料，或许可以找到其他类似的高效替代品，并让我们有机会改进基于钙钛矿半导体的应用。”
该研究小组指出，钙钛矿半导体器件目前有两个主要缺点：首先，最有效的光伏设备都含有有毒的铅，而用毒性较小的元素代替铅的努力迄今为止只取得了部分成功。其次，与硅器件相比，钙钛矿器件的工作寿命较短。
Schmidt-Mende说：“尽管钙钛矿半导体器件的稳定性在过去几年中有了显著提高，但我们仍然不了解也没有克服其衰减机制。”
许多研究人员正在研究光伏电池新技术，并且由于可以调整带隙，钙钛矿半导体对于叠层应用很有吸引力，它们可以与硅光伏电池结合使用。
他说：“钙钛矿半导体的其他应用是发光二极管，可以通过调整其化学成分来调整发光的颜色。而在未来还有更多的的应用，我们才开始了解这种材料及其潜力。”
责任编辑：周末
