2020-11-17 08:45:06 cnBeta

由于效率很是显著，基于钙钛矿的光伏技术已经取得了飞快的发展。然而对于注重环保的工程师们来说，其中含有的重金属铅，也是一个相对尴尬的存在。好消息是，近日来自中英联合科学团队的一项新研究，为我们揭示了一种更加安全、环保的新方案。更棒的是，其不仅能够从室内照明中获取能量，还有着相当惊人的效率。

研究配图- 1：晶体结构、X 射线衍射图、薄膜结构/光学性质、以及吸收系数。研究配图- 1：晶体结构、X 射线衍射图、薄膜结构/光学性质、以及吸收系数。

据悉，这项研究的重点，在于找到受钙钛矿启发、可用于下一代太阳能光伏面板的新型无铅材料(PIMs)。

其具有与卤化铅钙钛矿相似的典型结构，但不含相同的有毒成分，因而能够做到更加环保且安全。为此付出的代价，通常是难以达成相同的光能吸收效率。

研究配图- 2：能带结构 / 光谱 / 器件电流密度与电压曲线。研究配图- 2：能带结构 / 光谱 / 器件电流密度与电压曲线。

不过在近日发表于《先进能源材料》期刊上的一项研究中，该团队已经介绍了某种演示用的 PIM 材料，并深入了解了它在室内照明条件下的性能表现。

结果发现，尽管带隙太宽，导致其无法在光伏面板类应用中胜任，但却相当适合在室内使用。

研究配图- 3：印刷器件的逆变电压传递特性和增益。研究配图- 3：印刷器件的逆变电压传递特性和增益。

研究人员指出，该 PIM 材料在阳光下的效率约为 1%，但在室内照明条件下的效率高达 5% 。

尽管与某些室内钙钛矿光伏面板的效率还有很大的差距，但丝毫不逊于目前的室内光伏行业标准。

研究配图- 4：单色光下的阶次功率范围 / 器件光损耗分析。研究配图- 4：单色光下的阶次功率范围 / 器件光损耗分析。

研究合著者，来自伦敦帝国理工学院的 Robert Hoye 博士表示：“通过吸收家中或建筑物常见灯具发出的光线，这些材料可将光再转为电能，且效率已达商业应用的水平”。

即便如此，研究团队仍已确定多项潜在的改进，以使新材料可在不久的将来达成超越目前室内光伏技术的性能，最终为手机、扬声器、可穿戴设备传感器等终端补充能量。

研究配图- 5：无铅钙钛矿光伏材料的效率与极限。研究配图- 5：无铅钙钛矿光伏材料的效率与极限。

研究合著者，来自苏州大学的 Vincenzo Pecunia 教授补充道：“除了具有环保的特性，新材料还可再非常规基材上架构，比如传统技术不兼容的塑料或织物面料上”。

展望未来，这项技术还有望为可穿戴设备、医疗保健监测、智能家居、以及智能城市等无电池设备供电。