一组澳大利亚和中国的研究人员在钙钛矿晶体的原子结构中发现了微小的缺陷——以及解决这些缺陷的方法。
钙钛矿作为一种有可能提高太阳能电池效率的材料，在过去五年中受到了关注。
“它们可能被完全用作硅的替代品，”Joanne Etheridge解释道，她是莫纳什大学材料科学与工程教授，也是一篇描述这项研究的论文的通讯作者，发表在自然能源。
“一种更流行、更有前景的方法是，它们可以用于所谓的串联太阳能电池，即钙钛矿层被添加到顶部的硅上。”
钙钛矿材料可以被调节以吸收不同波长的光，它可以吸收光谱中硅不能吸收的部分光，将其余的光留给硅，从而增加太阳能电池板的效率。
钙钛矿只刚刚兴起作为商业产品在它们像硅太阳能电池板一样普及之前，还有一些障碍需要解决。埃斯里奇说:“它们非常脆弱，在空气中不能持续很长时间，而且它们可能会出现电流-电压滞后的问题。”
以前人们认为，这个问题主要是由于钙钛矿是如何安装在一个设备中，研究人员在太阳能电池中钙钛矿周围放置的材料。
埃斯里奇说:“但我们刚刚看到钙钛矿材料本身的一些缺陷，这也会影响性能。”
“这些缺陷存在于原子层面，也就是原子排列的方式。它们的排列并不像你所希望的晶体那样完美，在晶体中，事情会有规律地重复。每隔一段时间，重复就会被打破，”她补充道。
“有一些证据表明，这实际上导致了钙钛矿的一些性能限制。”
这种缺陷称为晶内平面缺陷。研究人员能够通过调整钙钛矿的化学成分来控制这些缺陷。无缺陷成分的太阳能电池性能最好。
研究小组检查了特殊的钙钛矿晶体莫纳什电子显微镜中心．他们能够在原子的细节层面上研究晶体，这在以前是很难做到的。
埃斯里奇说:“电子显微镜是观察这种材料的一种非常重要的方法，因为它可以向我们展示原子的排列。”
但能将阳光转化为电子的物质对电子非常敏感。这使得使用电子束的电子显微镜对钙钛矿来说是一种危险的做法。
埃斯里奇说:“电子很容易损坏材料。”“所以，自从它成为一种有趣的材料以来，我们在莫纳什大学一直在开发的是用电子来观察它，而不破坏结构的方法。”
研究人员希望这些信息能够消除将钙钛矿用于商业太阳能电池板的障碍。
“要制造一种好的太阳能电池，一种材料必须能够有效地将太阳光转化为电能，并且在户外这样做几十年，”该论文的共同主要作者、中国武汉理工大学的研究员李伟(音译)说。
Li补充说，光子和电子在材料中的运动，以及由此产生的细胞性能，“在很大程度上取决于材料的晶体学特性。”
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