钙钛矿跻身高效太阳能吸收材料家族

钙钛矿对可见光的吸收非常好，但其完美的单晶结构从未被彻底研究过。据最新一期《科学》杂志报道，加拿大工程师利用新技术生长出大块的钙钛矿纯晶体，从而为开发出更便宜、更高效的太阳能电池和发光二极管打下了基础。 

由多伦多大学电子与计算机科学系著名教授泰德·萨金特领导的科研团队，使用基于激光的组合技术对钙钛矿晶体的所选属性进行了测量。通过跟踪材料中电子的快速运动，研究人员确定了电子的扩散距离及移动性。扩散距离指的是电子在不受困于材料缺陷的情况下能跑多远，流动性则是指电子在材料中能跑多快。

研究人员表示，此项工作确定了钙钛矿材料捕获太阳能的终极能力，从而使竞逐光电转换新记录的赛程中又增加了一名新成员。近年来，钙钛矿材料已确认的光电转换效率飙升至略高于20％，开始接近现今商用级硅基太阳能电池板的性能。鉴于其可由液态化学前体简易制造，钙钛矿材料拥有进一步降低太阳能电力成本的极大潜力。

该项研究有望对绿色能源产生明显影响，甚至创造出新的光源。将钙钛矿晶体制造的太阳能板视为一个奇特玻璃板坯：光照射到晶体表面被吸收，然后激发材料中的电子，电子将很容易地穿过晶体到达其下侧的电子触面形成电流。而按照相反的顺序，给板坯通电注入电子则能释放出光能。这种高效电光转换装置意味着钙钛矿材料或能打开一个高效节能发光二极管的新领域。

与此同时，萨金特团队另外一项研究重点是提高纳米工程太阳能吸收粒子——胶体量子点的性能。萨金特表示，钙钛矿材料长于采集可见光，量子点则优于吸收红外光，这些材料在捕获全光谱太阳能方面具有极强的互补性，将互补性捕光材料组合在一起，或能极大地提高光电性能。