由AMOLF 钙钛矿中溴化物和碘化物的分离导致不均匀的能量景观，描绘为丘陵和山谷
在高压下，碘化物和溴化物保持均匀分布，因此钙钛矿保持其对太阳能电池有利的性质
图像信用:这张插图
com 由硅和钙钛矿结合制成的太阳能电池——特别是碘和溴等混合卤化物的变体——比传统的硅太阳能电池效率更高、成本更低，因为它们将更大比例的阳光转化为电能
然而，钙钛矿在光的影响下会降解，因此它们还不能用于商业应用
取代结构中的阳离子(带正电荷的离子)提高了材料的稳定性
AMOLF的研究人员现已发现，这种改进源于结构的压缩，相当于对其施加相当大的压力
他们已经在《细胞报告物理科学》上发表了他们的结果
化学直觉 钙钛矿由被卤离子如碘和溴离子包围的铅离子组成
这形成了一个三维结构，笼中充满了阳离子，如甲基铵
问题是，如果结构被照亮，材料中会出现主要是碘离子或主要是溴离子的分离区域
碘-溴混合物在钙钛矿中的优势也随之丧失:很大一部分光谱被转化为热而不是电
Eline Hutter是一名训练有素的化学家，直到今年还是AMOLF的研究人员，他认为卤化物的自发分离可以通过将材料置于高压下来阻止
“当时，我不知道为什么
我称之为化学直觉
" 具有挑战性的实验 AMOLF的混合太阳能电池组以前开发了一个在这种情况下非常有用的装置:一个瞬态吸收光谱仪(TAS)，可以在非常高的压力下测量钙钛矿的电子特性
“世界上没有其他类似的装置将TAS和压力室结合在一起，”该小组组长布鲁诺·厄尔勒说
“但我最初对艾琳的想法持怀疑态度，部分原因是我们必须做的实验似乎太具挑战性
" 艾琳·哈特和她的同事洛蕾塔·马斯卡瑞拉一起使用这个装置来测量材料被照亮后会发生什么
“如果物质上没有压力，我们观察到溴和碘的分离
在3000巴的压力下，我们看到分离不再发生
" 实用解决方案 这一结果证实了哈特的假设，即物质中的自由体积，以及相应的压力，在卤化物的分离中起着至关重要的作用
在如此高的压力下生产太阳能电池是不切实际的
然而，哈特解释说，有一个切实可行的解决方案
“如果我们用一种更小的阳离子如铯取代钙钛矿笼中的阳离子，就会发生所谓的化学收缩
整个结构收缩，就像地球变干收缩一样
这种效果与将材料置于高压下完全相同
" 哈特和她的同事随后用TAS证明，在这种化学压缩的钙钛矿中，碘和溴不再发生分离
哈特说，通过这一点，他们证明了理论中被遗忘的一个方面是重要的:物质的体积以前被排除在计算之外
“在我看来，让这项研究如此有趣的是外部压力和内部压力之间的联系
" 厄尔勒说，这是一个重要的发现，可以使钙钛矿稳定
“焦点主要集中在动力学上:延迟离子的运动来减缓分离
现在我们已经证明了，增加压力会改变热力学:离子移动得一样快，但是碘和溴的分离在能量上不再有利
这样隔离就不会再发生了
"
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