与传统的硅太阳能电池相比，下一代太阳能材料的生产成本更低，也更可持续，但要使这种设备耐用到足以承受现实环境的考验，还存在一些障碍。

不过近期，一个国际科学家团队开发的一项新技术可以简化高效稳定的钙钛矿太阳能电池的开发，钙钛矿太阳能电池因其独特的晶体结构而得名，该结构擅长吸收可见光。

在最近一期的《自然能源》杂志上，包括美国宾夕法尼亚州立大学教授Nelson Dzade在内的研究人员们报告了他们制造更耐用钙钛矿太阳能电池的新方法，这种电池将阳光转化为电能的效率仍然高达21.59%。

据了解，钙钛矿是一种很有前途的太阳能技术，因为这种电池可以在室温下制造，比传统的硅材料使用更少的能量，使它们更便宜，更可持续地生产。

但科学家们说，用于制造这些设备的主要候选材料是有机-无机金属卤化物，它含有易受湿气、氧气和热量影响的有机成分，暴露在现实环境中会导致性能迅速下降。

一种解决方案是转而使用全无机钙钛矿材料，如碘化铯铅，这种材料具有良好的电性能和对环境因素的优越耐受性。然而，这种材料是多晶的，这意味着它具有不同晶体结构的多相。科学家们说，其中两种光活性相对太阳能电池是有益的，但它们在室温下很容易转化为不受欢迎的非光活性相，这会引入缺陷并降低太阳能电池的效率。

在新研究中，科学家们将铯碘化铅的两种光活性多晶相结合，形成相异质结——这可以抑制向不希望的相的转变。异质结是通过堆叠不同的半导体材料形成的，就像太阳能电池中的层一样，具有不同的光电特性。太阳能装置中的这些连接点可以定制，以帮助从太阳吸收更多的能量，并更有效地将其转化为电能。

具体而言，科学家们开发了独特的双沉积方法来制造该设备——用热空气技术沉积一相，用三源热蒸发沉积另一相。研究人员解释称，在沉积过程中加入少量分子和有机添加剂，进一步改善了该装置的电性能、效率和稳定性。

研究人员们说，“这项工作的美妙之处在于，它表明利用同一材料的两种多晶型来制造相异质结太阳能电池是可行的。它提高了材料的稳定性，并防止了两相之间的相互转化。在两相之间形成的相干界面允许电子轻松地流过器件，从而提高了功率转换效率。这就是我们在这项工作中所展示的。”

研究人员制造了一种装置，实现了21.59%的功率转换效率，是同类方法中最高的，并且具有出色的稳定性。该装置在环境条件下运作200小时后，仍能保持90%以上的初始效率。

研究人员表示，双重沉积技术可以为开发基于所有无机钙钛矿或其他卤化物钙钛矿成分的太阳能电池铺平道路。除了将该技术扩展到不同的组成，未来的工作将包括使当前的相异质结电池在现实条件下更耐用，并将其缩放到传统太阳能电池板的大小。

“通过这种方法，我们相信在不久的将来，这种材料的效率应该有可能超过25%，”他们说，“一旦我们做到了这一点，商业化就非常接近了。”