研究人员揭开了阻碍下一代太阳能电池发展的秘密

科学家们发现了一种新型柔性廉价太阳能电池性能不佳的意想不到的原因，这使得它们更接近市场。

太阳能电池是光伏太阳能电池板的组成部分。它们由吸光材料制成，可以将阳光转化为电能。通常这种吸光材料是硅，其制造过程需要大量的能量。

在这项新的研究中，科学家们观察到了由钙钛矿材料制成的太阳能电池。通过将化学物质混合到可印刷或可喷涂的油墨中，然后结晶形成吸光薄膜，这些材料的生产成本非常低。

然而，钙钛矿薄膜含有带电缺陷，这可能会损害其性能。这些缺陷的缓慢移动被认为是一种叫做滞后的过程的原因，这种过程导致了将光转换成电流的不规则效率。

光能以电子的形式从太阳能电池中释放出来供利用。这是通过夹在吸光薄膜之间的"隐形眼镜"来实现的。此前，科学家通过使用更具"选择性"的接触材料，确保电子以一个方向流出太阳能电池，成功消除了迟滞现象。

理论上，改变这些接触材料应该不会对钙钛矿中带电缺陷的运动产生任何影响，所以为什么它似乎能"修复"磁滞问题仍然是个谜。

现在，伦敦帝国理工学院的研究人员和合作者开发了新的实验来跟踪短脉冲光下电子在太阳能电池中的运动方向。

他们发现，即使在具有非常有效的接触材料的太阳能电池中，移动充电缺陷仍然存在，尽管这些电池没有表现出滞后。只有当电池同时受到缺陷和接触点选择性差的影响时，才会出现迟滞现象。研究结果发表在今天的《自然通讯》杂志上。

来自伦敦帝国理工学院物理系的皮尔斯巴恩斯博士领导了这项研究。他说，"以前，人们一直在争论是带电缺陷还是接触材料造成了迟滞。有点像阿加莎克里斯蒂的《东方快车谋杀案》(东方快车谋杀案)，我们已经证明他们两个都"做到了"。

"这个领域已经取得了惊人的进展。通过减少接触问题，我们走上了正确的轨道。但是，研究结果也表明，改善接触只是解决方案的一部分，我们仍然需要关注钙钛矿内部带电缺陷的运动。"

带电缺陷可能提供化学弱点，导致钙钛矿膜的最终退化。这引发了对太阳能电池长期稳定性的潜在担忧。

巴恩斯博士说："我们设计的新技术将使社区能够评估带电缺陷的移动程度，从而有助于未来的研究，提高稳定性，并将这项技术推向市场。"

现在滞后的原因已经被发现，在钙钛矿太阳能电池商业化之前还有一些挑战需要克服。目前钙钛矿的一个问题是其化学结构中含有少量的铅。在更大范围内被认为是安全的之前，可能有必要寻找一种替代金属。

科学家还必须用真人大小的太阳能电池板复制他们的实验室结果。然而，关键的挑战将是找到一种方法来提高钙钛矿材料的长期稳定性。