研究员果哥新知｜你所不知道的钙钛矿制氢( 二 )
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2009年 ， 日本科学家Tsutomu Miyasaka率先将钙钛矿材料用于染料敏化太阳能电池作为吸光材料 ， 获得了3.8%的光电转化效率 。 自此之后 ， 钙钛矿电池成为国内外顶尖高校实验室研究的目标 。
“钙钛矿电池在稳定性和有毒物质铅方面还存在一定的问题 ， 但是它确确实实引起了研究界的注意力 。 ”9月4日 ， 在第二届中澳科学未来会议上 ， 对于钙钛矿 ， 素有“光伏之父”之称的悉尼新南威尔士大学（UNSW Sydney）马丁·格林（Martin Green）教授接受《能源》杂志采访人员采访时说 。
2013年12月20日 ， 钙钛矿入选美国《科学》2013年十大科学突破 。
“这种新一代太阳能电池材料在过去一年中获得大量关注 ， 它比传统的硅电池要更便宜且更易生产 。 钙钛矿电池还不及商用太阳能电池那样有效 ， 但正以飞快的速度改进 。 ”《科学》如此描述 。
由于兼具低成本、高效率和材料易获取等优点 ， 钙钛矿也被人称之为“上帝赐给光伏行业的礼物” 。 03钙钛矿能否颠覆太阳能制氢？
钙钛矿虽然具有低成本、高效率和材料易获取等优点 ， 而且尽管其效率上限高、工艺简单、发展速度很快 ， 但是很实际的问题是 ， 钙钛矿方面的技术目前仍然处于实验室阶段 ， 走出实验室的钙钛矿电池还需要面对更多的挑战 。 不稳定、有毒和面积小便是不得不面对的三座大山 。
由于离子组成的钙钛矿半导体天生结构“柔弱” ， 工作条件下受光照、电场、温度、水氧等作用的影响会产生结构缺陷 ， 导致半导体材料发生结构改变甚至分解；分解逃逸出来的离子还会进入到电荷传输层或者电极层 ， 进一步破坏光电转换功能 ， 造成整体器件效率的显著降低 。
面对钙钛矿电池技术的汹涌发展 ， 在晶体硅电池方面获得巨大成功的马丁·格林教授也指出其在稳定性方面的弊病 。
“在接受光照的前八个月 ， 最优质的钙钛矿能够保留它97%的性能 ， 而标准硅电池在第一年的衰退率是低于2%～3%的 ， 在随后25～30年的时间中 ， 标准硅电池每年的衰退率不超过0.5% 。 相比目前标准的 ， 市场上商业化的光伏产品来讲 ， 钙钛矿稳定性不足是比较大的问题 。 ”马丁·格林一针见血地指出 。
尽管钙钛矿电池目前在稳定性、大面积制备等方面还存在问题 ， 但是其飞速提升的效率和发展前景已经让包括三峡集团、金风科技、协鑫集团、通威以及国际上的牛津光伏等能源企业大笔的投入资金 。
与此同时 ， 针对钙钛矿电池中的种种问题 ， 中国、韩国、日本、美国、英国、瑞士等国的众多顶级科研院校近年来频频取得突破 。 2018年至今在《自然》和《科学》上发表的关于钙钛矿太阳能电池/LED的论文便高达16篇 ， 其中有8篇来自中国或外籍华人之手 。
此外 ， 2019年6月 ， 科技部发布了《国家重点研发计划“可再生能源与氢能技术”等重点专项2019年度项目申报指南》 ， 其中提到了开展稳定大面积钙钛矿电池关键技术及成套技术研发 。 目前 ， 钙钛矿电池25.2%的最高效率是在实验室取得的 ， 电池面积小于1cm， 且属于非稳态 。
【研究员果哥新知｜你所不知道的钙钛矿制氢】总体上 ， 钙钛矿电池技术要真正实现商业化还有很长的路要走 ， 但技术永远都在发展 ， 等到钙钛矿电池技术真正成为“上帝礼物” ， 成为下一代光伏产业的引领者之时 ， 那么钙钛矿颠覆太阳能制氢还遥远吗？（来源：第一元素网）
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