随着世界努力应对日益增长的能源需求和应对气候变化的迫切要求，寻找可靠、环保的能源至关重要。太阳能提供了一种解决方案，科学家们设计出了更高效的阳光捕获材料。

钙钛矿太阳能电池已成为传统硅太阳能电池的有前途的替代品，具有许多优点。但加工这种材料一直是一件复杂的事情。现在，加州大学圣巴巴拉分校的研究人员已经开发出一种在室温下制造高质量钙钛矿薄膜的方法。该团队的创新不仅简化了生产过程，还将材料的效率从 20% 以下提高到了 24.4%。详细信息发表在《焦耳》杂志上。

钙钛矿是一类以其特定晶体结构为特征的材料，其典型代表是同名矿物。与硅基太阳能电池相比，用这种材料制成的太阳能电池具有许多优势。它们重量轻、柔韧，可以喷洒或像墨水一样印刷。钙钛矿太阳能电池的生产还可能比需要高温和洁净室环境的硅光伏电池产生更少的碳足迹。

尽管如此，生产这些电池需要高温退火和复杂的后处理步骤，这大大减慢了制造速度，也使其难以融入日常用品中。这些因素阻碍了钙钛矿在大规模生产中的应用，也使其不那么环保。

通过微调材料的化学成分，作者开发出一种钙钛矿墨水，可以更有效地制造出高质量的薄膜。“我们的方法遵循与传统方法相同的程序，只是省略了两个最耗时的步骤：热退火和后处理，”加州大学圣巴巴拉分校博士后研究员、共同主要作者Ahra Yi表示。更简单的制造技术也更好地融入了标准制造工艺，并减少了总体能源消耗，从而降低了二氧化碳排放量。

此外，这种新材料的性能优于采用高温工艺制造的电池。“我们优化的钙钛矿太阳能电池实现了 24.4% 的惊人效率，”共同主要作者、加州大学圣塔芭芭拉分校博士生Sangmin Chae表示，“超越了之前的极限，即室温处理设备的效率低于 20%。”

新工艺也极其温和。为了证明这一点，研究小组在新鲜叶子上制备了一层钙钛矿层，而这在之前的高温工艺中是不可能实现的。“我们认为这个选择既引人注目又具有象征意义，因为太阳能电池模拟了叶子的光合作用过程，”Yi 说。

这种多功能性开辟了广泛的潜在应用。它非常适合灵活的室内和室外发电。“通过我们的方法，我们现在可以考虑开发具有自由形式设计的高效太阳能电池，这种电池能够为不断增加的可穿戴电子设备、传感器、显示器、安全摄像头、物联网 (IoT) 设备等供电，”资深作者、加州大学圣塔芭芭拉分校聚合物与有机固体中心主任Thuc-Quyen Nguyen教授说。