钙钛矿材料生产成本更低，并且能够更好地吸收更高能量形式的光，有潜力取代太阳能电池板技术中的硅。 不幸的是，科学家们仍在研究如何使这些钙钛矿更稳定、更持久。
在一项新的研究中，科学家们已经能够显着提高这种特殊类型材料（称为卤化铅钙钛矿）的效率。 通过将钙钛矿与金属而不是玻璃基板相结合，光转换效率提高了 250%。
“没有人在钙钛矿中观察到这一点，”说郭春雷，纽约罗彻斯特大学光学教授。
“突然间，我们可以在钙钛矿下放置一个金属平台，彻底改变钙钛矿内电子的相互作用。因此，我们使用物理方法来设计这种相互作用。”
尽管要使这项技术走出实验室并应用于太阳能电池板还有很多工作要做，但这些钙钛矿晶体结构可以很快就会成为首选材料当谈到提高太阳能发电时。
太阳能电池板的工作原理是利用太阳光的光子激发电子离开原子旁边的位置以产生电流。 然而，当电子和它们留下的间隙重新结合时，原本可以用作电能的能量就会以热量的形式消失。
研究人员发现，通过添加金属基板，可以减少重组并提高效率。 该团队还表明，交替使用金属和介电（绝缘）材料层作为吸光钙钛矿的基底可以以同样的方式提高效率。
金属基板充当镜像，翻转光子产生的电子及其空穴的排列。 通过“许多令人惊讶的物理现象”，效率得到了提高。 这是太阳能电池技术升级不一定涉及吸收材料本身的一个例子。
“一块金属可以完成与湿实验室中复杂的化学工程一样多的工作，”说郭.
虽然钙钛矿的效率不断改进，这些材料的使用寿命是其广泛采用的主要障碍。 最好的前进路线最终可能是使用它太阳能电池板内部。
这项研究背后的研究人员认为，使用这种方法将金属与钙钛矿结合的方式还有更多改进，使我们能够更好地控制太阳能电池板以及它们如何将光转化为电能。
钙钛矿的部分吸引力在于金属和材料有多种选择卤化物这可能有助于他们的生产，并且此处概述的提高效率的技术应该全面适用。 这可能尤其重要，因为研究人员试图找到消除卤化铅使用的替代品，卤化铅目前远远领先于其他复合材料，但已知对环境有影响。
“随着新的钙钛矿的出现，我们可以使用基于物理的方法进一步提高它们的性能，”说郭.
该研究发表于自然光子学。
