作者格伦达·楚伊，美国国家加速器实验室 SLAC国家加速器实验室和斯坦福大学的科学家发现，在钻石阳极电池(左)中挤压一种有前途的卤化铅材料会产生一种所谓的“黑色钙钛矿”(右)，这种物质对于太阳能应用来说足够稳定
学分:格雷格·斯图尔特/ SLAC国家加速器实验室 在被称为钙钛矿的材料中，最令人兴奋的是一种能够像今天的商用硅太阳能电池一样有效地将太阳光转化为电能的材料，并且具有更便宜和更容易制造的潜力
只有一个问题:在这种材料可以采用的四种可能的原子构型或相态中，有三种是有效的，但在室温和普通环境下不稳定，它们很快会回到第四种相态，这对于太阳能应用来说是完全没有用的
现在，斯坦福大学和能源部SLAC国家加速器实验室的科学家发现了一个新的解决方案:简单地将无用的材料放入金刚石砧座中，在高温下挤压
这种处理将它的原子结构推进到一种有效的结构中，并保持这种状态，即使在室温和相对潮湿的空气中也是如此
研究人员在《自然通讯》上描述了他们的结果
“这是第一项利用压力来控制这种稳定性的研究，它真的开辟了许多可能性，”斯坦福材料与能源科学研究所研究员、SLAC大学的科学家林玉说
“现在我们已经找到了制备这种材料的最佳方法，”她说，“有潜力将其扩大到工业生产，并使用同样的方法来操纵其他钙钛矿相。”
" 寻求稳定 钙钛矿得名于一种具有相同原子结构的天然矿物
在这种情况下，科学家们研究了一种卤化铅钙钛矿，它是碘、铅和铯的组合
这种材料的一个相，称为黄色相，没有真正的钙钛矿结构，不能用于太阳能电池
然而，科学家不久前发现，如果你以某种方式处理它，它会变成黑色的钙钛矿相，这种相非常有效地将阳光转化为电能
斯坦福大学教授、该研究的合著者温迪·毛说:“这使得它备受追捧，成为许多研究的焦点。”
不幸的是，这些黑色相在结构上也是不稳定的，并且容易迅速退回到无用的状态
此外，毛说，它们只能在高温下高效运行，研究人员必须克服这两个问题，才能将其用于实际设备
以前曾有过用化学物质、张力或温度来稳定黑相的尝试，但只是在没有水分的环境中，不能反映太阳能电池工作的真实环境
这项研究结合了压力和温度在一个更现实的工作环境
压力和热量起了作用 林(音)和博士后(音)在斯坦福大学的研究团队毛(音)和赫马马拉·卡努阿萨(音)教授的合作下，设计了一种装置，在这种装置中，黄色相晶体被挤压在钻石顶端之间，这种装置被称为钻石砧座
在压力仍然存在的情况下，晶体被加热到450摄氏度，然后冷却
科学家们说，在压力和温度的正确组合下，晶体从黄色变成黑色，并在压力释放后保持黑色
它们能抵抗潮湿空气的变质，并在室温下保持稳定和有效10至30天或更长时间
用x光和其他技术进行的检查证实了这种材料的晶体结构发生了变化，西蒙斯的理论家贾春静和托马斯·德弗罗的计算提供了关于压力如何改变结构和保持黑色相的见解
林说，使晶体变黑并保持这种状态所需的压力大约是大气压的1000到6000倍——大约是人造金刚石工业中通常使用的压力的十分之一
因此，进一步研究的目标之一将是将研究人员从他们的金刚石砧座实验中学到的知识转移到工业中，并扩大这一过程，使其进入制造领域
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