钙钛矿太阳能电池发展未来计划

韩国科学技术院研究组研制出一种钙钛矿物质，可用作高效无铅薄膜光电设备的潜在活性材料。该物质有望为克服从前钙钛矿众所周知的局限之处，其中包括稳定性和毒性等问题。

作为最有可能成为下一代高效光伏电池的备选对象，钙钛矿光伏电池光转化率最大可达22%，可与高性能晶体硅光伏电池媲美。此外，钙钛矿电池可在低温条件下制造，可以节约大量成本。

但是，人们注意到，传统的有机—无机混合钙钛矿材料稳定性差，若持续使用性能会下降。而且，其本身含铅对环境不利。因此，一个由来自韩国科学技术院化学组的金亨俊（Hyungjun Kim）教授和电机工程学院的张珉锡（Min Seok Jang）教授共同组成的团队已对之前发现的仅包含无机物质的钙钛矿材料Cs2Au2I6进行了分析，并对其是否适用于薄膜光电设备进行了调查。理论调查结果表明：与传统的钙钛矿材料相比，这种新型钙钛矿材料不仅高效而且更加稳定和环保。

针对这一分析，该小组发明了多尺度模拟的物理模型框架，采用原子尺度第一原理量子计算研究该材料的光学性能，并运用设备规模电磁仿真发现该材料在设备层面确实是一个很有潜质的光伏物质。

自此以后，研究组计划从两个方向进行深入研究：其一是将钙钛矿材料应用于真实光伏电池中的实践性研究，其二是寻找光伏电池的最佳和最稳定材料的理论分析。

该研究组说：“虽然钙钛矿材料效率很高，但为了完全取代传统太阳能电池，我们必须首先解决该材料的稳定性和毒性问题。”他们还补充到，这项研究应该加快其他有关寻找高效环保的钙钛矿材料的研究。

这看起来对钙钛矿领域有利。但马上要面临的问题是铯和金的成本都不低。碘可能不会产生太多影响。还需考虑生产制造、扩大规模、材料寿命和回收利用等必需事项。这或许是无铅钙钛矿发展的开始。