陈根：结晶过氧化物，太阳能转换更高效

文/陈根

虽然世界上许多地方的太阳能发电成本，开始与化石燃料发电价格持平，但太阳能资源仍只占世界电力总量的一小部分。因此，将太阳光转换为电能或光伏电池，在全球太阳能发电方面拥有巨大潜力。但是，目前市场上的太阳能电池大多使用的是硅，与传统的电源相比，其制造成本更加高昂。

近日，冲绳科技大学研究人员开发了一种高效率的过氧化物，其不仅能够有效降低太阳能电池成本，而且能使电池更轻便、更灵活。

在金属卤化过氧化物中，有一种必要的结晶粉末，叫做FAPbI3，它可以形成金属卤化过氧化物的吸收层。之前，该吸收层需要通过结合PbI2和FAI两种材料来制造，由此发生反应产生FAPbI3。但这种方法往往容易导致一种或两种原材料残留。在一定程度上，就会阻碍太阳能电池的效率。

针对这一短板，研究人员使用工程方法将粉末转化为结晶粉末。原材料PbI2参与其中，但增加了将混合物加热到90摄氏度，仔细溶解并过滤掉所有残留物这一步骤。这可以使得所产生的粉末质量更高，结构更完美。

此外，这道步骤还能使过氧化物的稳定性在不同的温度下有所提高。当过氧化物的吸收层从原始反应中形成时，它可以在高温下保持稳定。然而，在室温下，它就会从棕色变成黄色，这对于吸收光线来说并不理想。但增加了这一工序后，就算在在室温下，其也是棕色的。

通常情况下，典型的硅基太阳能电池板效率集中在20%到22%区间。之前，研究人员创造过效率超过25%的过氧化物基太阳能电池，但是，要将这些新的太阳能电池移出实验室，是个挑战。

一般情况下，实验室规模的太阳能电池都很小，每个电池的尺寸大约只有0.1平方厘米。大多数研究人员专注于这些尺寸，因为它们更容易创建。但就应用层面而言，现实中所需要的太阳能模块体积要大得多。

另外，太阳能电池的寿命也是值得注意的方面。虽然之前的太阳能电池已经达到了25%的效率，但其寿命最多只有几千小时。在这之后，电池的效率就会下降。

该研究中使用的合成结晶的过氧化物粉末，在太阳能电池的制造中不但实现了超过23%的转换效率，而且寿命超过了2000小时。甚至当他们扩大到5x5cm2的太阳能模块，依然可以取得超过14%的效率。

总的来说，该研究创造了一种相对较新的材料——金属卤化过氧化物。当其处于太阳能电池的中心时，过氧化物的晶体结构能将光转换为电，且成本比硅低得多。此外，基于过氧化物的太阳能电池可以使用刚性和柔性基材来制造，除了价格更加低廉之外，它们还更轻便、更灵活。