研究人员表示，某种类型的光伏材料将阳光转化为电能的方式，可能会取代传统的硅太阳能电池。这项研究发表在《Chem》杂志上，揭示了这些便宜、快速生产卤化物钙钛矿的独特特性，这些信息将指导下一代太阳能电池的发展。

宾夕法尼亚州立大学化学系副教授、资深作家约翰·阿斯伯里（John Asbury）说:“自从硅太阳能电池的发展(目前这种电池可以在屋顶和路边找到)，研究人员开始寻找更容易加工成太阳能电池的新型光伏材料。”“这是因为硅太阳能电池的建造很复杂，很难扩大到足以满足我们电力总需求的10%。”由于这些原因，研究人员一直在寻找更便宜的硅太阳能电池替代品，这种电池可以更快地生产。

他们特别感兴趣的是一种被称为“roll-to-roll”制造技术的材料。这种技术与报纸打印机的使用类似，可以实现低成本、高产量的生产。制造商必须从溶液中处理这些材料，就像印刷在纸上的油墨一样。

因为他们的不完美

阿斯伯里说:“经过40年对此类材料的密集研究，没有什么能与硅相媲美，除了一种令人兴奋的材料——卤化物钙钛矿（halide perovskites）。”“卤化物钙钛矿似乎对其结构中的缺陷有独特的容忍度，这使得它们能够有效地将阳光转化为电能，而其他类似缺陷的材料却不能。”

然而，在这项研究之前，科学家们并不知道是什么使卤化物钙钛矿对瑕疵如此容忍度。研究人员利用超快红外成像技术，来研究这些材料的结构和组成，如何影响它们将阳光转化为电能的能力。

研究人员确定，卤化物钙钛矿具有独特的维持其晶体结构的能力，即使其晶体中的原子经历异常大规模的振动运动。

约翰·阿斯伯里（John Asbury）

柔软高效

所有的材料都经历着它们的原子的振动运动，这使得材料的晶体非常坚硬，就像硅一样，所以它们的原子被严格地固定在一个地方，这通常会抑制。但是，根据目前的研究，卤化物钙钛矿是非常软的，这允许它们的原子移动，并有助于它们的显着效率。

阿斯伯里说:“有趣的是，如此大规模的原子运动通常会导致其他材料中晶体结构的丧失，造成缺陷，从而耗尽激发态能量。”但是，有了卤化物钙钛矿，研究人员就可以用化学方法代替材料中的带电原子来调整这种原子尺度运动的振幅。这将使我们能够提高卤化物钙钛矿材料的性能和稳定性。

阿斯伯里说:“目前，卤化物钙钛矿通常含有铅等有毒元素，而且还没有达到取代硅太阳能电池的稳定程度。”“这项研究的见解将使我们能够创造规则，设计新的卤化物钙钛矿使用roll-to-roll的处理。这将指导下一代钙钛矿材料的发展，这些材料更稳定，含有更少的有毒元素，比如锡，而不是铅。