光伏领域的一个新成员-钙钛矿型太阳能电池,其能量转换效率已经提高到15%以上。基于有机-无机杂化的钙钛矿结构的半导体材料,其中最常见的是三碘离子化合物(CH3NH3PbI3),它们往往具有高的载流子迁移率,加上较长的载流子寿命,这就意味着光生电子和空穴能够移动足够的距离而被外电路收集形成电流,而不是在电池中以热能的形式损耗它们的能量。
有三个主要因素预示这类电池具有很好的商业应用前景。第一个是能量转换效率。第二个是成本,即便在商业化的电池中必须用到铅,这也不是一个重大的问题。为了合理地处理问题,我们换一个角度思考:假设钙钛矿太阳能电池年产能达1000吉瓦,那么需要的铅也不到10000吨;相比之下,铅酸蓄电池每年消耗的铅高达4百万吨。第三个是稳定性。有关电池储存寿命的研究较少,目前仅有一个研究封装的电池在45℃下最大功率光辐照时电池的工作情况。研究表明,500小时后电池的效率下降不到20%。这个结果非常令人鼓舞。(Science, 2013,342,317)
近一年来,钙钛矿型太阳能电池已经受到重要期刊的广泛关注。(Nature, 2013,501,323; Nature, 2013,342,344; Nature,2013, 501,396; Nature, 2013, 499, 316)