向太陽能的廣泛過渡將在很大程度上取決于可靠，安全和負(fù)擔(dān)得起的技術(shù)，例如用于儲能的電池和用于能量轉(zhuǎn)換的太陽能電池。在倫斯勒理工學(xué)院，研究人員專注于該方程式的兩個部分。

在今天發(fā)表在《高級功能材料》上的一項(xiàng)研究中，一個由工程師，材料科學(xué)家和物理學(xué)家組成的團(tuán)隊(duì)展示了一種以前從未被考慮用于太陽能電池中的無鉛硫族硫?qū)兮}鈦礦新材料如何提供更安全，更多的性能。比其他通?？紤]的有效選擇。

有機(jī)無機(jī)鹵化物鈣鈦礦(一種晶體礦物)已顯示出有望成為太陽能電池中的關(guān)鍵成分，但它們也帶來了巨大挑戰(zhàn)。其獨(dú)特的性能在轉(zhuǎn)換非常有效的能量來自太陽為動力，他們是比硅，這在傳統(tǒng)上一直在這方面的能力使用成本更低。但是，當(dāng)它們暴露于濕氣和陽光下時會不穩(wěn)定，降解時效率會降低，并且會分解為鉛和碘化鉛(兩者均為有害物質(zhì))。

“這些材料在第一天就給您帶來了很好的性能，但是在三到四天之內(nèi)(最多一周)，您會發(fā)現(xiàn)它們的性能急劇下降，”機(jī)械，航空航天和核工程專業(yè)的教授Nikhil Koratkar說。倫斯勒和本文的通訊作者。“此外，這些材料由于含有鉛，因此不環(huán)保。”

為了克服這一挑戰(zhàn)，Koratkar和一組研究人員(包括機(jī)械工程博士學(xué)位的Tushar Gupta)展示了無鉛硫族鈣鈦礦，特別是硫化鋯鋯(BaZrS3)的薄膜如何潛在地取代含有鈣鈦礦，使用起來更安全，更穩(wěn)定。

為了測試該化合物將光轉(zhuǎn)換為電流的能力，研究小組使用它來構(gòu)建光傳感器。研究人員在實(shí)驗(yàn)室中的工作表明，BaZrS 3本質(zhì)上更穩(wěn)定且具有防水性。他們能夠通過理論計(jì)算和計(jì)算模型證明，BaZrS 3在暴露于濕氣或強(qiáng)烈陽光下具有很高的抵抗反應(yīng)或分解的能力。這還通過詳細(xì)的設(shè)備老化研究進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，該研究歷時四周。最重要的是，Koratkar說，制造這種化合物實(shí)際上要比高質(zhì)量的硅便宜。

Koratkar說：“美國國家工程院已經(jīng)定義了14項(xiàng)重大挑戰(zhàn);其中之一就是使從太陽能中收集能量的成本降低并且分布更加廣泛。” “這是這項(xiàng)工作的動機(jī)，是想出一種可以與硅的效率相媲美但又降低了太陽能電池制造成本的新材料，這是實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)的關(guān)鍵。”