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將太陽光轉(zhuǎn)化為電能的太陽能電池，長期以來一直是全球可再生能源愿景的一部分。雖然單個電池非常小，但許多電池構(gòu)成太陽能電池模塊時，它們可以用來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，目前市場上的太陽能電池使用的是硅，這使得它們與更傳統(tǒng)的電源相比，制造成本昂貴。

現(xiàn)在一種相對較新的材料金屬鹵化過氧化物開始出現(xiàn)。當(dāng)它處于一個太陽能電池的中心時，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，基于過氧化物的太陽能電池可以使用剛性和柔性基材來制造，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，該層是通過結(jié)合兩種材料PbI2和FAI來制造的。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，這可能會阻礙太陽能電池的效率。

為了解決這個問題，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。


這種方法的另一個好處是，過氧化物的穩(wěn)定性在不同的溫度下都有所提高。當(dāng)過氧化物的吸收層從原始反應(yīng)中形成時，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，這對于吸收光線來說并不理想。合成的版本即使在室溫下也是棕色的。

過去，研究人員創(chuàng)造了一種效率超過25%的過氧化物基太陽能電池，效率與硅基太陽能電池相當(dāng)。但是，要將這些新的太陽能電池移出實驗室，必須在尺寸和長期穩(wěn)定性方面進行升級。實驗室規(guī)模的太陽能電池很小，每個電池的尺寸只有大約0.1平方厘米。大多數(shù)研究人員專注于這些尺寸，因為它們更容易創(chuàng)建。但是，就應(yīng)用而言，我們需要太陽能模塊，它要大得多。太陽能電池的壽命也是需要注意的問題。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。在這之后，電池的效率開始下降。

使用合成的結(jié)晶過氧化物粉末，研究人員在他們的太陽能電池中實現(xiàn)了超過23%的轉(zhuǎn)換效率，但壽命超過了2000小時。當(dāng)他們擴大到5x5cm2的太陽能模塊時，他們?nèi)匀蝗〉昧顺^14%的效率。作為一個概念驗證，他們制造了一個裝置，使用過氧化物太陽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)定的過氧化物太陽能電池和模塊邁出了關(guān)鍵的一步。 

原標(biāo)題：研究人員開發(fā)高效率過氧化物 讓太陽能電池成本更低