编者按：西北大学的研究人员率先开发出一种效率高的新型太阳能电池，它使用锡代替铅钙钛矿作为光的收集器。低成本，环保的太阳能电池可以使用“台式”化学方法轻松制造 - 没有花哨的设备或危险材料。

“这是一种突破性的突破，从一种非常有前途的太阳能电池中取代，称为钙钛矿，”Mercouri G. Kanatzidis说，他是一位具有锡处理专业知识的无机化学家。“锡是一种非常可行的材料，我们已经证明这种材料可以作为一种有效的太阳能电池。”

领导该研究的Kanatzidis是温伯格艺术与科学学院的Charles E.和Emma H. Morrison化学教授。

新的太阳能电池使用一种称为钙钛矿的结构，但用锡代替铅作为光吸收材料。钙钛矿铅的效率达到15%，钙钛矿应该能够匹配 - 甚至可能超过 - 。钙钛矿太阳能电池被吹捧为“光伏发电的下一个重大事件”，并重新激活了该领域。

Kanatzidis开发，合成和分析了这种材料。然后，他转向西北合作者和纳米科学家Robert PH Chang，帮助他设计一个效果很好的太阳能电池。

“我们的锡基钙钛矿层充当高效的阳光吸收剂，夹在两个电荷传输层之间，用于向外界传导电力，”McCormick工程与应用科学学院材料科学与工程教授Chang说。 

无铅太阳能电池的细节将于5月4日由Nature Photonics出版。Kanatzidis和Chang是该论文的两位高级作者。

Kanatzidis说，他们的固态锡太阳能电池的效率略低于6%，这是一个非常好的起点。两件事使材料变得特别：它可以吸收大部分可见光谱，钙钛矿盐可以溶解，并且在不加热的情况下在溶剂去除时会重新形成。

“其他科学家将看到我们已经做了什么，并改进了我们的方法，”Kanatzidis说。“没有理由这种新材料的效率不能超过15%，这是钙钛矿太阳能电池的首选产品。锡和铅在元素周期表中属于同一组，所以我们期望得到类似的结果。”

自2008年以来，钙钛矿太阳能电池一直存在 - 仅在实验室中。2012年，Kanatzidis和Chang报告了新的锡钙钛矿太阳能电池，其承诺具有更高的效率和更低的制造成本，同时对环境安全。

“太阳能是免费的，是唯一可持续发展的能源，”Kanatzidis说。“如果我们知道如何以有效的方式收获这种能源，我们就可以提高生活水平，帮助保护环境。”

固态锡太阳能电池是五层夹层结构，每层都有重要意义。作为无机化学家，Kanatzidis和他的博士后研究员Feng Hao和Constantinos Stoumpos知道如何处理麻烦的锡，特别是碘化甲基铵，它在与空气接触时会氧化。

第一层是导电玻璃，其允许太阳光进入电池。二氧化钛是下一层，沉积在玻璃上。两者一起充当太阳能电池的电前接触。

接下来，沉积锡钙钛矿 - 光吸收层。这是在氮气手套箱中完成的 - 在这种受保护的环境中进行工作台化学反应以避免氧化。

最重要的是空穴传输层，这对于闭合电路和获得功能性电池是必不可少的。这要求Kanatzidis及其同事找到合适的化学品，以免破坏下面的锡。他们通过了解钙钛矿结构的反应性来确定最好的化学物质 - 取代的吡啶分子。该层也沉积在手套箱中。然后将太阳能电池密封并可以将其取出到空气中。

一层薄薄的金色盖住太阳能电池夹层。该层是太阳能电池的背接触电极。整个装置具有全部五层，厚度约为1-2微米。

然后研究人员在模拟的全日照下测试了该装置，并记录了5.73%的功率转换效率。

原标题：环保太阳能电池推动光伏发电的下一个重大事件