【独家焦点】光伏电池大突破！新型铁电无铅材料有望使制造更简便、成本更低

美国能源部劳伦斯伯克利国家实验室(Lawrence Berkeley National Laboratory)的科学家开发了一种钙钛矿结构的铁电化合物，它可能适合于生产无铅钙钛矿光伏电池。

据悉，这种材料是一种晶体太阳能材料，具有内置电场，也称为“铁电性”。由于这一发现，制造太阳能电池设备将会变得更简单、也更便宜，而且效率也会更高。

太阳能电池板需要将太阳能转化为电能，而其中就需要电场来将正电荷与负电荷分开。有鉴于此，制造商们通常会花费大量资金在太阳能电池的每一层上掺杂相关化学物质。

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劳伦斯伯克利国家实验室的新研究则提供了一种全新的简便方法。据称，这种新型铁电材料在实验室中由三溴化铯锗(CsGeBr3或CGB)制成，为制造太阳能电池器件提供了一种更简单且成本更低的方法。这项研究结果已于近期发表在了《科学进展》杂志上。

研究人员表示，“这种新的铁电材料为制造太阳能电池设备打开了一扇更方便的大门。与传统的太阳能材料不同，CGB晶体本身就是极化的，这意味着晶体的一侧自然会产生正电荷，而另一侧会产生负电荷。所以不需要掺杂任何化学物质。”

不仅如此，这种材料还是一种无铅“卤化物钙钛矿”，这是一种新兴的经济实惠且易于制造的太阳能材料。通常，性能最好的卤化物钙钛矿都含有铅，而铅会污染环境并引起公众健康问题。但上述新材料不含铅，性能也未受影响。

“想象一下，有这样一种无铅太阳能材料，它不仅可以从太阳中获取能量，而且还具有自然、自发形成的电场，太阳能和电子行业的前景非常令人兴奋，”研究人员们表示。

还值得一提的是，研究人员发现CGB的光吸收是可调的——跨越可见光到紫外光的光谱，这是太阳能电池高能量转换效率的理想范围。他们指出，在传统的铁电体中很少发现这种可调性。

研究人员还指出，CGB不仅可以降低太阳能电池的制造成本，还可以用于推进新一代传感器和对光做出响应的超稳定存储设备。

“我们预计这项研究将为进一步探索这类半导体铁电材料开辟一条道路，并挖掘出多功能材料(如光铁电材料)的新可能性。”他们总结道。

（文章来源：财联社）

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