钙钛矿电池比硅替代品便宜得多，也更灵活，但它们存在重大的耐用性问题。新的突破可能即将改变这种情况。
具有紫蓝色反射的太阳能电池板的数字生成图像。 （图片来源：Andriy Onufriyenko/Getty Images）
科学家们制造了一种廉价且灵活的太阳能电池，其使用寿命比其他同类电池长近 10 倍，这一进步有朝一日可能有助于彻底改变太阳能生产。
钙钛矿电池通常被称为太阳能的“圣杯”，为传统的硅基太阳能技术提供了一种轻便的替代品。其灵活的结构使其能够以可打印层的形式应用于汽车和手机，以便它们可以在旅途中充电。
听起来好得令人难以置信？到目前为止，你是对的。钙钛矿有一些重大缺陷。值得注意的是，由于与空气中的水分发生化学反应，它们会迅速降解，使它们泄漏碘。
但现在，一组研究人员已经找到了解决这个问题的方法。通过将纳米颗粒嵌入钙钛矿中，他们产生了一种持续 1,530 小时的新电池，比以前的钙钛矿太阳能电池设计增加了近十倍。研究人员于 2 月 20 日在 EES Solar 杂志上发表了他们的发现。
“通过解决我们在钙钛矿太阳能技术中看到的这些常见挑战，我们的研究为更便宜、更高效和更广泛获得的太阳能敞开了大门，”该研究的合著者、英国萨里大学先进技术研究所的工程研究员 Imalka Jayawardena 在一份声明中说.“我们在这里取得的成就是朝着开发能够承受真实条件的高性能太阳能电池迈出的关键一步，使我们更接近它们在全球范围内的商业用途。”
太阳能发电量激增作为增长最快、成本最低的可再生能源形式，太阳能是减少温室气体排放的关键。但这项技术的发展受到对硅的依赖的阻碍，硅是一种有限且不可再生的资源，以最纯净的形式生产成本高昂。
为了绕过这一瓶颈，科学家们一直在寻求开发钙钛矿替代品——天然存在的钙钛氧化物晶体的合成版本，其制造成本仅为钙钛白粉晶体的一小部分。但与可以使用数十年的纯硅电池不同，由钙钛矿制成的太阳能电池只能持续 100 小时左右，这极大地限制了它们的实用性。
在这项新研究中，科学家们寻找一种方法来捕获钙钛矿泄漏的碘。他们的解决方案是在制造电池时将微小的氧化铝纳米颗粒嵌入电池中。这不仅防止了碘泄漏，还创造了更均匀的导电结构。
在极端高温和潮湿下测试这些电池后，研究人员发现，经过修饰的电池在两个多月（1,530 小时）内保持了高性能，与未增强的钙钛矿电池的 160 小时寿命相比有了显着改善。
研究人员计划继续研究他们的新技术，看看是否可以进一步利用这些收益。
“十年前，钙钛矿太阳能电池在现实世界条件下持续这么长时间的想法似乎遥不可及，”该研究的主要作者、先进技术研究所的研究员 Hashini Perera 在声明中说。“通过这些改进，我们在稳定性和性能方面开辟了新天地，使钙钛矿技术更接近成为主流能源解决方案。”
