过去十年，太阳能电池板的价格出现了急剧下降，这在很大程度上是由制造和安装方面的进步驱动的。研究人员正在开发成本更低的太阳能电池，使用钙钛矿晶体，这是一种成本效益高的硅替代品，通常用于太阳能电池板。
发表在《Joule》杂志创刊号上的新研究表明，光和水可以用来显著提高钙钛矿太阳能电池的效率。
钙钛矿被认为是太阳能领域的下一个重大突破。虽然太阳能电池板变得越来越便宜，但如果我们要战胜气候变化，它们需要变得极其便宜。购买屋顶太阳能电池板的成本需要与重新粉刷墙壁的成本差不多。钙钛矿可能有助于我们实现这一目标。
要了解这项非凡的技术是如何工作的，可以看看传统的太阳能电池。当阳光照射到太阳能电池板上时，光子会从硅分子中敲掉多余的电子。这些电子流过电池的金属衬里，然后通过电线输送到需要电力的家庭和企业。
硅的问题在于，它必须完美无瑕才能发电。微小的缺陷会偏转电子，而这些电子本可以为灯泡或笔记本电脑供电。为了提纯硅，生产商需要将材料加热到高达 1500 华氏度（约 815 摄氏度），这需要大量的能源和金钱。
另一方面，钙钛矿太阳能电池即使在充满缺陷的情况下也能发电。原材料成本低于硅。而且，在它们被研究的短时间内，科学家们已经大大提高了它们的效率，使它们能够将更多的太阳能转化为电能。
来自美国和英国的研究人员已经证明，可以进一步提高钙钛矿电池的效率。与硅太阳能电池需要在熔炉中处理不同，钙钛矿可以使用光和湿气来去除材料中的缺陷。制造更好的太阳能电池所需的一切都可以在外面潮湿的天气里找到。
去年，研究人员发现，用光照射钙钛矿会使带正电的碘原子分散，这些原子在过程中会带走缺陷。但是，当光关闭时，这种效果会被逆转。
在这项研究中，科学家们试图使这种效果永久化。他们将钙钛矿电池暴露在光、氧气和适度的湿度中。光会使氧气与电池中的缺陷结合，从而有效地中和它们。少量的湿度会使钙钛矿形成一层保护性外壳，锁住氧原子，这意味着电池不会恢复到之前的状态。
荷兰代尔夫特理工大学化学工程教授、该论文的合著者 Tom Savenije 说：“与硅太阳能电池生产相比，这种处理方法相对简单。”“这是一种非常便宜的处理方法，可以带来这些改进。”
这项研究不仅在太阳能电池板方面有应用。科学家们正在试验使用钙钛矿替代硅，用于LED 灯和 X 射线探测器等设备。“它确实是硅的廉价替代材料，”Savenije 说。
尽管如此，在钙钛矿太阳能电池最终出现在我们屋顶之前，研究人员还有许多障碍需要克服。其中一个问题是，钙钛矿电池在暴露于过多湿气时会降解。例如，雨水可能导致它们泄漏有毒化学物质，如铅。
Savenije 表示：“稳定性无疑是我们应该在商业化成为可能之前努力解决的关键问题之一。”但他对钙钛矿的未来持乐观态度。“如果硅能被其他材料取代，”他说，“这种材料的机会最大。”
Jeremy Deaton 为 Nexus Media 撰稿，这是一个涵盖气候、能源、政策、艺术和文化的联合新闻通讯社。你可以关注他 @deaton_jeremy 。
