新光伏材料在实验室里创造了奇迹，但是能够商业化吗？
在不同类型的太阳能电池里，有一种产品脱颖而出。数十年里，几乎所有的太阳能技术，例如晶体硅晶片和碲化镉薄膜都有一个缓慢稳定的发展过程，同时也有技术能将太阳光线的14%能量转换为电力。但如今一个新竞争者脱颖而出：由名为钙钛矿的复杂晶体制成的太阳能电池。 2009年，这种电池悄然到来，当时其有效转换率为3.8%——这是一个乏味的结果，因为当时的顶级硅光电池在实验室中的转换率能达到25%。但是，到2011年年底，新电池的有效率翻了一番达到6.5%，去年攀升到10%，2013年，有效率为15%。“这让人惊讶。”以色列魏茨曼科学研究学院材料学家David Cahen说，“在太阳能电池里，我们从未看到这样的结果。” 这种电池的发展趋势越来越好。钙钛矿是由现成材料制成的，不像某些种类的太阳能电池，它们廉价而容易产生。专家认为，这种电池还有许多改进空间，明年效率能达到20%。钙钛矿太阳能电池还有潜力与硅电池板相结合，制造出效率达30%甚至更高的串联电池。 “它在发展。”美国斯坦福大学材料学家Michael McGehee说。“它非常具有竞争性。”瑞士联邦理工学院化学家Michael Gratzel说。“战役在继续。它的发展非常迅速，我没有时间睡觉了。”美国加州大学洛杉矶分校太阳能电池专家Yang Yang说。 正确方向 钙钛矿在1个多世纪前就摆在了太阳能电池制造者面前。1839年，一位俄罗斯矿物学家首次发现了这种矿物质的自然状态。目前，已知有数百种此类矿物质，太阳能电池钙钛矿属于半导体，其他家族成员从导体到绝缘体范围极为广泛，最著名的是高温氧化铜超导体。 上世纪90年代，IBM华生研究中心物理学家David Mitzi使用钙钛矿半导体制成了薄膜晶体管和发光二极管。这些装置能够工作。尽管许多发光材料也能制成良好的吸光器，但Mitzi发现钙钛矿太不稳定而无法制作太阳能电池——材料必须能够持续数十年才有商业价值。 几乎在10年之后，Tsutomu Miyasaka朝着解决问题的方向迈出了第一步。日本桐荫横滨大学化学家Miyasaka及同事致力于研究染色敏化太阳能电池（DSSCs）。与传统的硅太阳能电池不同，DSSCs包含有机吸光染料混合物，这些混合物为二氧化钛（TiO2）等微小颗粒添加涂层，这些颗粒被电解液包围。 在标准DSSCs里，当染色分子吸引光子时，光能够提高染色剂中电子的能量，使其跳到二氧化钛微粒上。在那里，它会从微粒跳到微粒，直至到达电极，然后被收集起来，送入电路中。同时，其他电子从电解质跳到染色剂，并使其恢复到初始状态。 |
