含铯三阳离子钙钛矿太阳能电池。信用:Marius Franckevicius气候变化及其后果越来越明显，将太阳能转化为电能的太阳能电池将在世界未来的能源供应中发挥关键作用。用于太阳能电池的普通半导体材料，例如硅，必须通过昂贵的工艺来生长，以避免其晶体结构中影响功能的缺陷。但是，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，具有优异和可调的功能以及易加工性。
在APL Materials中，研究人员展示了有机-无机混合钙钛矿半导体和器件的路线图。
钙钛矿半导体可以由溶液加工而成，半导体墨水可以涂在或简单地涂在表面上形成所需的薄膜。这可以结合到半导体器件中，例如太阳能电池或发光二极管。
德国康斯坦茨大学的合著者卢卡斯·施密特-门德(Lukas Schmidt-Mende)说:“多年来，溶液处理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。“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固有地导致相对大量的缺陷，这会对其功能产生负面影响。”
事实证明，有机-无机杂化钙钛矿非常耐缺陷。加工后形成的缺陷不会显著影响器件功能，混合钙钛矿首次实现了高效的溶液加工器件。
施密特-门德说:“我们可以简单地改变钙钛矿的化学成分来调整其带隙，这使我们能够改变吸收曲线。“这可用于制备不同波长的发光二极管，或调整串联太阳能电池的钙钛矿材料，以优化吸收曲线。”
然而，高缺陷容忍度“令人惊讶，需要更好地理解，”他说。“了解细节将有助于进一步优化材料，或许还能找到其他类似的高效替代品，让我们有机会改进基于钙钛矿半导体的应用。”
该小组指出，钙钛矿器件目前有两个主要缺点。
首先，最高效的设备都含有有毒的铅，用毒性较低的元素替代它的努力迄今为止只取得了部分成功。其次，与硅器件相比，钙钛矿器件的寿命缩短。
施密特-门德说:“尽管钙钛矿器件的稳定性在过去几年中大幅提高，但我们仍然不了解也没有克服其所有的降解机制。
许多研究人员正在研究太阳能电池，并且有可能调整带隙，钙钛矿对于串联应用很有吸引力，在串联应用中，它们可以与已建立的硅太阳能电池相结合。
施密特-门德说:“其他应用是发光二极管，发射光的颜色可以通过调整钙钛矿的化学成分来调节。“至于其他半导体，可能的应用清单很长，我们才刚刚开始了解这种材料及其潜力。”
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