科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了新型柔性廉價(jià)太陽(yáng)能電池性能不佳的意外原因，使它們更接近市場(chǎng)。

太陽(yáng)能電池是光伏太陽(yáng)能電池板的基礎(chǔ)。它們由吸光材料制成，可將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能。通常，光吸收材料是硅，其具有高能耗的制造過(guò)程。

在這項(xiàng)新研究中，科學(xué)家研究了由鈣鈦礦制成的太陽(yáng)能電池。這些可以廉價(jià)地由混入可印刷或可噴涂墨水中的化學(xué)藥品生產(chǎn)，然后將其結(jié)晶形成吸光膜。

但是，鈣鈦礦薄膜含有帶電缺陷，可能會(huì)損害其性能。這些缺陷的緩慢移動(dòng)被認(rèn)為是導(dǎo)致磁滯現(xiàn)象的原因，該過(guò)程導(dǎo)致光轉(zhuǎn)換為電流的效率不規(guī)則。

產(chǎn)生的光以待利用的電子形式離開(kāi)太陽(yáng)能電池。這是通過(guò)將吸光膜夾在中間的“觸點(diǎn)”完成的。以前，科學(xué)家已經(jīng)通過(guò)使用更多的“選擇性”接觸材料來(lái)設(shè)法消除磁滯，這些接觸材料可確保電子單向流出太陽(yáng)能電池。

從理論上講，更改這些接觸材料不會(huì)對(duì)鈣鈦礦中帶電缺陷的運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生任何影響，因此，這似乎可以“解決”磁滯問(wèn)題仍然是個(gè)謎。

現(xiàn)在，倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的研究人員和合作者已經(jīng)開(kāi)展了新的實(shí)驗(yàn)，以追蹤短脈沖光產(chǎn)生的電子在太陽(yáng)能電池中的移動(dòng)方向。

他們發(fā)現(xiàn)，即使在具有非常有效的接觸材料的太陽(yáng)能電池中，即使這些電池沒(méi)有滯后現(xiàn)象，移動(dòng)帶電缺陷仍然存在。僅當(dāng)細(xì)胞遭受缺陷和接觸處選擇性差的綜合作用時(shí)才發(fā)現(xiàn)磁滯現(xiàn)象。該結(jié)果今天發(fā)表在《自然通訊》雜志上。

帝國(guó)理工大學(xué)物理系的Piers Barnes博士領(lǐng)導(dǎo)了這項(xiàng)研究。已經(jīng)表明他們都“做到了”。

“該領(lǐng)域取得了驚人的進(jìn)步，我們?cè)跍p少聯(lián)系方面的問(wèn)題上走了正確的路。但是，結(jié)果還表明，改善聯(lián)系只是解決方案的一部分，我們?nèi)匀恍枰P(guān)注收費(fèi)問(wèn)題。缺陷在鈣鈦礦內(nèi)部移動(dòng)。”

帶電的缺陷可以提供化學(xué)弱點(diǎn)，該化學(xué)弱點(diǎn)可能導(dǎo)致鈣鈦礦膜的最終降解。這引起了對(duì)太陽(yáng)能電池長(zhǎng)期穩(wěn)定性的潛在關(guān)注。

巴恩斯博士說(shuō)：“我們?cè)O(shè)計(jì)的新技術(shù)將使社區(qū)能夠評(píng)估帶電缺陷運(yùn)動(dòng)的程度，以幫助未來(lái)進(jìn)行研究，以提高穩(wěn)定性并將該技術(shù)推向市場(chǎng)。”

現(xiàn)在已經(jīng)發(fā)現(xiàn)了磁滯現(xiàn)象的原因，鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池可以商業(yè)化之前必須克服一些挑戰(zhàn)。當(dāng)前鈣鈦礦的一個(gè)關(guān)注點(diǎn)是它們的化學(xué)結(jié)構(gòu)中含有少量鉛。在較大規(guī)模的金屬被視為安全之前，可能必須找到替代金屬。

科學(xué)家還必須使用與實(shí)物大小相同的太陽(yáng)能電池板來(lái)再現(xiàn)他們的實(shí)驗(yàn)室結(jié)果。然而，關(guān)鍵的挑戰(zhàn)將是找到一種方法來(lái)改善鈣鈦礦材料的長(zhǎng)期穩(wěn)定性。