2016十大新兴技术——钙钛矿，光伏电池的新希望
作者：未知 来源：未知 2016-09-11 03:36
作者：未知 来源：未知 2016-09-11 03:36
时间: 2016年08月01日 | 作者: Jeffrey Carbeck | 来源: 环球科学
正在飞速进步的钙钛矿太能电池有望取代硅光伏电池，促进我们对太阳能的利用。
目前主宰全球市场的硅太阳能电池有3大本质缺陷。用钙钛矿取代硅制造高效太阳能电池的技术，有希望同时解决硅太阳能电池面临的3大问题，为太阳能发电注入一针强心剂。
硅光伏（PV）电池的最大局限在于，它们是用一种在自然界极少以单质形式存在的材料制造的，而制造过程却需要这种材料的纯净单质。虽然以二氧化硅形态存在的硅并不匮乏（沙滩上就有的是），但是人们需要消耗大量的能量才能去除与硅结合的氧。
一般情况下，制造商会用1500到2000度的高温将二氧化硅在电弧炉中熔化。而电弧炉运行所需的能量限定了硅PV电池的最低生产成本，也增加了生产过程中的温室气体排放量。
钙钛矿是一大类材料，在这种材料中，主要由碳和氢组成的有机分子与某种金属（如铅）和某种卤素（如氯）结合成一种三维晶格的形态。这种材料的成本更为低廉，而生产过程的碳排放量更少。
生产商可以将几批不同的溶液混合，然后以薄膜的形式把钙钛矿沉积在任何形状的表面上。这个过程并不需要电弧炉，而产生的薄膜重量十分轻。
这些特点能够弥补硅太阳能电池的第二大缺陷，即材质坚硬缺乏柔性，而且重量大。硅 PV电池在形状平坦，且被封装进又大又重的电池板时效果最好。但是这些笨重的太阳能板让光伏电池的大规模安装造价昂贵。这就是为什么它们通常被安装在屋顶以及巨大的太阳能发电厂中。
普通太阳能电池的第三大缺陷是较低的能量转换效率，这个值停留在25%上已经有15年了。当钙钛矿首次面世时，它的效率也不高。比如在2009年，用铅、碘和甲基铵制造的钙钛矿电池只能将4%的太阳能转化为电能。
但是钙钛矿电池的改良速度不容小觑，而其中部分原因在于这类材料可以有数千种不同的化学成分。
到2016年，钙钛矿太阳能电池的效率超过了20%，在短短7年内就增长到了原来的5倍，而在过去的2年内实现了令人瞩目的翻倍。
现在，在商业上它们已然可以和硅PV电池一较高下。硅PV电池的技术已经成熟了，而钙钛矿电池还远未达到它的转换效率极限，依然在不断快速跃进。
研究人员还需要时间来回答关于钙钛矿的一些重要问题，比如经过多年风吹日晒，它们是否依然耐用；如何进行工业化生产，从而使得钙钛矿电池产量大到能够在国际市场上和硅晶圆竞争。
但是，即使这种新电池最初供应量相对较小，它们也能为那些没有和任何电网连接的偏远地区带来太阳能。
和新兴电池技术搭配后，钙钛矿太阳能电池将如虎添翼，它将能改变12亿缺乏稳定供电的人口的生活。
撰文 Jeffrey Carbeck
翻译 徐寒易
原文链接：
http://www.scientificamerican.com/article/perovskite-solar-cells-supercharge-electricity-production/