钙钛矿太阳能电池由有机分子和无机元素混合制成,能像常见的硅基太阳能电池一样捕获太阳光并转化成电,但钙钛矿光伏器件比硅更容易制造于柔性基板上。目前,市场上为绝大多数设备和家庭供电的多晶硅太阳能电池转化效率在10%—20%之间。虽然最纯净硅太阳能电池效率能达到25%,但造价异常昂贵。
钙钛矿太阳能电池取得如此成就有赖于一种新的方法,它将两种钙钛矿太阳能电池材料组合在一起。研究人员描述说,新方法制造出来的太阳能电池结构有点像汽车道路,石墨烯气凝胶像坚固的碎石底层那样起到基础稳固作用,两个钙钛矿层像沉积在其上的更细的砾石层和砂层,六方氮化硼层能允许两种钙钛矿材料一起工作,而氮化镓层就像用于道路顶部的沥青层。每一种轮流吸收太阳光中的不同波长或颜色,进而融合成几乎能吸收整个可见光光谱的“分级带隙”太阳能电池。此前尝试合并两种钙钛矿材料失败的原因,是由于彼此降低了对方的电子性能,而新方法成功解决了这个难题。
论文第一作者奥努尔·俄基恩说:“它有潜力成为市场上最便宜的光伏发电设备,可以接入任何家庭太阳能系统。”