將太陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能的太陽(yáng)能電池，長(zhǎng)期以來(lái)一直是全球可再生能源愿景的一部分。雖然單個(gè)電池非常小，但許多電池構(gòu)成太陽(yáng)能電池模塊時(shí)，它們可以用來(lái)給電池充電和給燈供電。如果并排放置，有一天它們可以成為建筑物的主要能源。但是，目前市場(chǎng)上的太陽(yáng)能電池使用的是硅，這使得它們與更傳統(tǒng)的電源相比，制造成本昂貴。

現(xiàn)在一種相對(duì)較新的材料金屬鹵化過(guò)氧化物開(kāi)始出現(xiàn)。當(dāng)它處于一個(gè)太陽(yáng)能電池的中心時(shí)，這種晶體結(jié)構(gòu)也能將光轉(zhuǎn)換為電，但成本比硅低得多。此外，基于過(guò)氧化物的太陽(yáng)能電池可以使用剛性和柔性基材來(lái)制造，因此，除了更便宜之外，它們還可以更輕便和靈活。但是，為了具有現(xiàn)實(shí)世界的潛力，這些原型需要增加尺寸、效率和壽命。

現(xiàn)在，在一項(xiàng)發(fā)表在《納米能源》上的新研究中，沖繩科技大學(xué)研究人員已經(jīng)證明，以不同的方式創(chuàng)造過(guò)氧化物所需的原材料之一可能是這些電池成功的關(guān)鍵。研究人員表示，在鈣鈦礦中有一種必要的結(jié)晶粉末，叫做FAPbI3，它形成了鈣鈦礦的吸收層，以前，該層是通過(guò)結(jié)合兩種材料PbI2和FAI來(lái)制造的。發(fā)生的反應(yīng)產(chǎn)生了FAPbI3。但這種方法遠(yuǎn)非完美。經(jīng)常有一種或兩種原始材料的殘留物，這可能會(huì)阻礙太陽(yáng)能電池的效率。

為了解決這個(gè)問(wèn)題，研究人員用一種更精確的粉末工程方法合成了結(jié)晶粉末。他們?nèi)匀皇褂闷渲幸环N原材料PbI2，但也包括額外的步驟，其中包括將混合物加熱到90攝氏度，仔細(xì)溶解并過(guò)濾掉任何殘留物。這確保了所產(chǎn)生的粉末是高質(zhì)量的，結(jié)構(gòu)上是完美的。

這種方法的另一個(gè)好處是，過(guò)氧化物的穩(wěn)定性在不同的溫度下都有所提高。當(dāng)過(guò)氧化物的吸收層從原始反應(yīng)中形成時(shí)，它在高溫下是穩(wěn)定的。然而，在室溫下，它從棕色變成了黃色，這對(duì)于吸收光線來(lái)說(shuō)并不理想。合成的版本即使在室溫下也是棕色的。

過(guò)去，研究人員創(chuàng)造了一種效率超過(guò)25%的過(guò)氧化物基太陽(yáng)能電池，效率與硅基太陽(yáng)能電池相當(dāng)。但是，要將這些新的太陽(yáng)能電池移出實(shí)驗(yàn)室，必須在尺寸和長(zhǎng)期穩(wěn)定性方面進(jìn)行升級(jí)。實(shí)驗(yàn)室規(guī)模的太陽(yáng)能電池很小，每個(gè)電池的尺寸只有大約0.1平方厘米。大多數(shù)研究人員專(zhuān)注于這些尺寸，因?yàn)樗鼈兏�容易�?chuàng)建。但是，就應(yīng)用而言，我們需要太陽(yáng)能模塊，它要大得多。太陽(yáng)能電池的壽命也是需要注意的問(wèn)題。雖然之前已經(jīng)達(dá)到了25%的效率，但其壽命最多只有幾千小時(shí)。在這之后，電池的效率開(kāi)始下降。

使用合成的結(jié)晶過(guò)氧化物粉末，研究人員在他們的太陽(yáng)能電池中實(shí)現(xiàn)了超過(guò)23%的轉(zhuǎn)換效率，但壽命超過(guò)了2000小時(shí)。當(dāng)他們擴(kuò)大到5x5cm2的太陽(yáng)能模塊時(shí)，他們?nèi)匀蝗〉昧顺�過(guò)14%的效率。作為一個(gè)概念驗(yàn)證，他們制造了一個(gè)裝置，使用過(guò)氧化物太陽(yáng)能模塊為鋰離子電池充電。這些結(jié)果代表著向高效和穩(wěn)定的過(guò)氧化物太陽(yáng)能電池和模塊邁出了關(guān)鍵的一步。