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钙钛矿电池的“除铅计”
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姜天海/编译
太阳能电池材料的新晋成员“钙钛矿”近几个月表现尤为突出。但在现实世界中仍面临诸多问题，首先就是优质的钙钛矿中含有毒性极强的铅。
现在，两大独立研究小组均开发出不含铅的钙钛矿太阳能电池。迄今，该产品只有6%的转换效率，仅为含铅型转换效率的三分之一。但3年前含铅的钙钛矿电池也只有这么低的效率。因此只要快速追赶，就能凭借不含铅的新性能将钙钛矿电池尽早推入市场。
钙钛矿是结晶矿物大家族中的一种。虽然近百年来一直为人熟知，但直到2009年才用于太阳能发电。自那以后，钙钛矿太阳能电池的效率由3.8%增至19.3%。相较之下，晶体硅太阳能电池作为领先的产业化技术，转换效率达25%。
但是铅可能成为钙钛矿的最大障碍。很大一部分原因是该化合物是类盐的矿物质，容易在水甚至潮湿空气中溶解。一想到溶解的铅滴到使用太阳能板的家庭屋顶上，任哪个公司也不太敢将这种技术进行商业化。
因此，两大团队的新研究成果可以为这种问题提供解决方案。两队都采取了相似的方式，在复杂的晶体结构中以电子结构类似的锡替代了铅。 英国牛津大学物理学家Henry Snaith与同事在网上发布的论文称，他们制作的含锡的钙钛矿电池最高效率为6.4%。美国西北大学材料学家Robert Chang与同事在《自然·光子学》发表的论文则报告了效率为5.73%的类似的太阳能电池。
“双方都做的不错。”美国加州大学洛杉矶分校材料学家Yang Yang表示，为了符合商业化标准，钙钛矿电池必须要便宜、安全、耐用，并能在大型太阳能板中制造，这个领域的研究才刚刚开始。Yang的团队日前刚刚创造了19.3%的含铅钙钛矿电池效率记录。
《科学新闻》 (科学新闻2014年8月刊 科学·此刻)
https://blog.sciencenet.cn/blog-85876-826252.html
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