新的太阳能电池研究为化石燃料带来更多麻烦

太阳能研究人员一直在争夺钙钛矿，钙钛矿是一类合成晶体，可以以更低的成本和更高的效率远远超过传统的硅太阳能电池。由于受到了所有人的关注，钙钛矿太阳能电池的效率一直在上升，橡树岭国家实验室和斯坦福大学的两项新发现可能会进一步推动这一发展。

至于发展的速度，2006年钙钛矿太阳能电池的早期尝试取得了2-3％的转换效率。到2015年，p高达20％。

原子团队

钙钛矿晶体是基于天然矿物钙钛矿的结构，近来的注意力集中在一种称为有机金属卤化物钙钛矿的有机金属（有机金属结合了碳和金属，而卤化物是卤素和另一种元素的化合物）。

尽管在短短几年内已在效率方面取得了许多成就，但能源部已针对有机金属卤化物钙钛矿太阳能电池提出了许多关键挑战，包括稳定性（它们不喜欢湿度），材料毒性（即铅），并在制造过程中扭结。

橡树岭钙钛矿太阳能电池的新研究充分挖掘了有机金属卤化物钙钛矿晶体合成时发生的动力学活性。通过更好地了解现有工艺，研究人员可以创建出一种晶体形式的途径，该晶体形式可以最大程度地提高太阳能转换效率，并且可以将其喷涂到薄膜上以进行大批量，低成本制造。

问题的部分原因是似乎有很多随机动力学活动。焦点似乎是卤素离子，它随着晶体的生长在周围反弹并“骑师”地定位，结果对太阳能转换效率产生负面影响。

Oak Ridge研究人员使用X射线衍射实时观察将碘化铅薄膜暴露在混合卤化物蒸气中会发生什么，然后使用离子质谱法收集数据。结果表明，在晶体生长过程中发生了一种原子级的团队合作：

…虽然溴，氯和碘离子促进了正在发展的有机金属钙钛矿结构的生长，但只有碘会在最终晶体中出现斑点。然而，尽管它们被排除在最终结构之外，但由于它们有助于促进整体晶体生长，因此它们形成了“团队士气”。

为了将橡树岭的运动隐喻扩展到歌剧中，现在已经确定了prima donna，可以更精确地调整舞台和编排，以最大程度地提高太阳能转换效率。新的见解还将帮助研究人员设计晶体，使其适合于薄膜太阳能电池的喷涂制造。

至于主要问题，CleanTechnica一直在关注这个问题，去年夏天我们有机会与领先的薄膜太阳能创新者Michael Graetzel讨论了这个话题。他认为，基于铅的钙钛矿太阳能电池可以进入安全和供应链监督有效消除环境问题的市场。这可能意味着小规模分布式太阳能的使用受限，尽管可以使用安全设施。

挤压钙钛矿

现在转到新的斯坦福太阳能电池研究，似乎研究团队受到了Whipple先生的启发。他们认为，观察压力将对钙钛矿的太阳能转化效率产生何种影响将很有趣。

他们使用一个微小的砧型装置在钙钛矿样品上施加压力，该装置的两端都有两个钻石：

结果可见。一个通常为橙色的样品在压缩下颜色变浅，表明钙钛矿正在吸收高能光波。但是随着压力的增加，样品变暗，表明能量较低的光也被吸收。

好的，因此在公开市场上将微小的镶有钻石的砧插入您的太阳能电池中是行不通的。但是，研究小组指出，压缩不一定是机械压缩。既然已经确定了这个“调节旋钮”，就可以寻找同样可以解决问题的化学品。

化石燃料的更多麻烦

即使有来自天然气的激烈竞争，太阳能成本仍在迅速下降，美国的太阳能市场已经爆炸式增长。鉴于最近太阳能研究的轨迹（这是另一个例子），很明显太阳能成本将继续暴跌，而支持低成本化石燃料的有利公共政策正在逐步汇总。

至于将纳税人的钱投入能源研究的问题，这在美国已经有几代人解决了。例如，德勤（Deloitte）最近的一项研究已绘制出当前美国化石能源繁荣的程度是基于能源部专利的创新的结果。

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图片：Jill Hemman通过橡树岭国家实验室（Oak Ridge National Laboratory）上图，Adam Jaffe和Yu Lin / Stanford＆SLAC通过斯坦福大学的下图。