Credit: CC0公共领域来自伦敦玛丽女王大学的研究人员开发了一种生产稳定钙钛矿材料的新方法，以制造更高效的太阳能电池。晶体硅是太阳能电池最广泛使用的材料。然而，在过去的十年里，由金属卤化物钙钛矿材料制成的钙钛矿太阳能电池显示出比硅制造更便宜、潜在更高效的太阳能电池的前景。
尽管钙钛矿太阳能电池现在可以在效率方面与更成熟的硅基太阳能电池竞争，但一个仍未解决的关键挑战是它们的化学不稳定性。钙钛矿材料对水分、氧气甚至光都非常敏感，这意味着它们在空气中可以快速降解。
一种钙钛矿材料，甲氧基钙钛矿，可能有助于解决这个问题，因为它的纯黑色晶体结构，称为FAPbI3，比许多其他钙钛矿化学稳定性更好。它的光学特性也比现有的钙钛矿材料更适合在太阳能电池中有效地吸收光和发电。然而，创造这种黑色、稳定形式的材料是困难的，它通常会形成不适合太阳能电池的黄色相。
在这项发表在《高级材料》杂志上的研究中，研究人员描述了一种产生FAPbI3的新过程。制造FAPbI3的挑战之一是，所使用的高温(150摄氏度)会导致材料中的晶体“拉伸”，使它们变得紧张，这有利于黄色相。虽然之前的一些报告使用了少量的额外化学物质来帮助形成fapbi3，但在这些条件下，当大规模制造太阳能电池时，很难控制这些添加剂的均匀性和数量，并且加入它们的长期影响尚不清楚。
相反，该研究中描述的新方法是在较低温度(100摄氏度)下，将氟化铅薄膜暴露于含有溶剂混合物的气溶胶中。研究人员发现，与其他需要大约20分钟的方法相比，它们可以在一分钟后形成非常稳定的黑相FAPbI3。他们还表明，较低的温度有助于“放松”材料中的晶体。
玛丽女王大学能源材料和器件专业的读者乔·布里斯科博士说:“纯甲铵钙钛矿可以生产出比其他常用的基于甲铵的混合钙钛矿太阳能电池更高效、更稳定的钙钛矿太阳能电池。这对于这项技术的商业化可能非常重要，尤其是因为这一过程很容易扩大规模。”
“在这项研究中，我们展示了一种新的、更有效的方法来产生纯净稳定的黑色甲铵钙钛矿FAPbI3。由于我们的工艺采用“倒置”钙钛矿太阳能电池结构和较低的退火温度，这也使得它非常适合在塑料上制造柔性太阳能电池，这可能有很多应用，例如在服装和汽车上。”
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