***也能让太阳能电池更具能量？

　　在钙钛矿太阳能电池中添加***有助于使其在商业上可行，因为这种化学物质提高了它们抵御阳光持续高温的能力。

　　加州大学洛杉矶分校加州纳米系统研究所的科学家们发现，***可以提高钙钛矿太阳能电池材料在高温下的稳定性，这种特性被称为热稳定性。钙钛矿太阳能电池有朝一日可能取代传统的硅基太阳能电池。

　　这项研究今天发表在《焦耳》杂志上，由加州大学洛杉矶分校的Carol和Lawrence E. Tannas Jr.工程学教授Yang Yang领导。

　　过去几年，钙钛矿太阳能电池一直被认为是太阳能的未来，因为它们的生产成本最终可能低于今天的硅太阳能电池，而且它们有潜力提高能源效率。对钙钛矿太阳能电池的研究只能追溯到2010年代初，但它们的效率已经接近硅太阳能电池，硅太阳能电池的研究已经进行了40多年。

　　但是钙钛矿太阳能电池还没有商业可行性，部分原因是它们无法承受来自阳光的持续热量。

　　加州大学洛杉矶分校萨缪埃尔工程学院材料科学与工程教授杨说:“太阳能电池需要高的热稳定性，因为它们经常暴露在阳光下，这会使设备升温。”“虽然钙钛矿是太阳能电池的一个有吸引力的选择，但随着时间的推移，这种材料会降解，变得不那么稳定。我们需要它们像传统太阳能电池一样使用20到30年。”

　　钙钛矿太阳能电池之所以得名，并不是因为它们含有钙钛矿矿物，而是因为它们的晶体结构模仿了钙钛矿的分子结构。它们含有一种超薄薄膜，由甲铵、铅和碘等廉价材料制成，这些廉价材料的组合产生了这种晶体结构。

　　正是这种结构使得太阳能电池在将光子(光的基本单位)转化为电能方面非常有效。

　　2018年3月，加州大学洛杉矶分校(UCLA)研究生王锐(音译)和一些同事一起喝咖啡时，产生了测试***作为钙钛矿细胞热不稳定性可能解决方案的想法。他考虑了***的化学结构，想知道它是否能与钙钛矿太阳能电池中使用的材料相互作用。

　　“***的沸点是300摄氏度，高于太阳能电池的工作温度，所以它似乎是一种可能的选择，”该研究的第一作者之一王说。

　　测试***是否能提高设备的热稳定性，研究小组制作了一个定制的钙钛矿电影通过混合二甲基甲酰胺，methylammonium碘和碘化铅创建一个液体溶液，添加***，然后把解决方案到铟锡氧化物玻璃形成一层黑色的钙钛矿。

　　他们将新薄膜植入太阳能电池，并将其置于加热至85摄氏度(约185华氏度)的平板上，测试其耐高温的能力。在两个月的时间里，每四天测量一次它的能量输出，研究人员发现，该设备的热稳定性保持了1300多个小时，也就是55天，同时保留了86%的能量——这一测量方法被称为能量转换效率。

　　为了进行比较，研究小组还测试了一种不含***的钙钛矿太阳能电池;175小时后，也就是大约7天之后，它只保留了60%的电能转换效率。

　　为了了解***的作用机理，研究小组用透射电子显微镜分析了新薄膜晶体结构的演变过程。他们确定在***和铅离子之间存在一种强烈的相互作用——一种“分子锁”。

　　“***的部分化学结构与铅离子形成了很强的结合，稳定了晶体，”加州大学洛杉矶分校的研究生、该研究的另一位第一作者薛晶晶(音译)说。“***和铅之间的分子锁也减缓了钙钛矿晶体的生长，使它们排列成有利于电荷转移的方向。”

　　随着对***分子形成的分子锁效应的理解，研究人员现在可以探索除了***以外的其他化学物质是否能产生类似的效应，进一步提高钙钛矿细胞的热稳定性。

　　“这种分子锁可能有助于推动钙钛矿太阳能电池在未来走向商业化，”杨说。“***是我们发现的第一个化合物，但可能还有其他化合物能更有效地发挥作用。”

　　杨的研究小组多年来一直在研究钙钛矿和其他类型的太阳能电池。它最近的成就包括开发了一种双层太阳能电池，这种电池比普通的太阳能电池板从阳光中产生更多的能量。

　　这项研究是由美国空军科学研究办公室，美国海军研究办公室，加州大学先进的太阳能技术研究所，中国的自然科学基金，苏州纳米科技的协同创新中心，江苏高等教育机构的优先级学术程序开发和锦州阳光能源。