具有太阳能电池的电子设备可以将光能直接转换成电能，加以使用。迄今为止，大多数太阳能电池都是由硅制成的，主要是利用了这种物质易吸收光线的特质，但是硅面板的生产成本很高，所以性价比一直是一个问题。
科学家一直在研究一种由钙钛矿结构制成的替代品材料。而钙钛矿是地球上发现的一种矿物质，由特定分子排列的钙，钛和氧组成，科学家研究的是和其具有相同晶体结构的材料，也就是钙钛矿结构材料。
钙钛矿材料作为太阳能电池的集光活性层非常实用，因为它们能有效地吸收光线，更重要的是价格要比硅便宜得多。这种材料实用方式也非常多，例如，可以将其溶解在溶剂中，并直接喷涂到基材上。但是这种材料也并非完美，钙钛矿结构材料通常非常不稳定，温度过高的时候不稳定，这阻碍了其商业化。
近日，冲绳科学技术大学研究生院研发了新型全无机钙钛矿太阳能电池，解决了困扰太阳能电池技术面临的三个关键问题：效率，稳定性和成本，未来太阳能电池的使用会更加广泛。
最近，他们的研究结果发表在《Advanced Energy Materials》上，博士后贾良博士和刘宗豪博士也对这项工作做出了重大贡献。
技术
这种材料具有几种关键特征。首先，它是完全无机的(一个重要的变化)，因为有机成分通常不耐热，性能会在高温条件下退化。因为太阳能电池会在太阳光照射下变得过热，所以热稳定性显得非常关键。通过无机材料取代有机成分，钙钛矿太阳能电池会变得更加稳定。
如下图所示，这种全无机钙钛矿太阳能电池具有几层。底层是仅有几毫米厚的玻璃，第二层是透明导电材料FTO，接下来是由二氧化钛组成的电子活性层，第四层是光敏钙钛矿，顶层是碳。
下图是钙钛矿太阳能电池的电子显微镜图像，它显示出不同的层。
论文作者之一的ZonghaoLiu博士说：“太阳能电池在暴露于光线中300小时后，几乎未发生改变。”
然而，所有的无机钙钛矿太阳能电池都比有机无机混合物的光线吸收率要低。第二个特征也由此而来：OIST的研究人员将新型电池与锰掺杂，以改善其性能。锰改变了材料的晶体结构，提升了光线吸收能力。Liu表示：“就像你将盐放入一盘菜中来改变它的口味一样，当我们添加锰的时候，它改变了太阳能电池的特性。”
第三，在这些太阳能电池中，在太阳能电池之间传输电流的电极和外部电线都是由碳组成，而不是通常用的金。这些电极特别便宜且易于制造，一部分是由于它们能够直接印刷到太阳能电池中。从另外一方面说，制造金电极则需要高温条件以及真空室等特殊设备。
写在最后
在变成像硅太阳能电池一样的商用产品之前，钙钛矿太阳能电池仍有一系列的挑战需要克服。例如，钙钛矿太阳能电池可保持运行一到两年，而硅太阳能电池可运行达二十年。
为了改善这些新型电池的效率和持久性，Qi及其同事们正努力工作，同时也在开发制造商用产品的工艺。2009年，首个太阳能电池被报道开发出来。此后，这项技术进展迅猛，这些新型电池的前景看上去很光明。
