太阳能电池是出色的可再生能源工具，它利用阳光驱动电流来发电。自1980年代以来，它们就一直为房屋供电，并且从那时起，它们的性能和生产成本已大大提高。最常见的基于硅的太阳能电池可以长时间正常工作。即使在25年后，它们仍保留80%以上的功能。但是，商业规模的硅太阳能电池的效率(即，将传入的阳光中有多少转换为电能)目前仅为20%左右。
与化石燃料相比，最大限度地提高太阳能电池的能量转换效率将提高其竞争力，并有助于将其优化为可持续能源。研究人员集中精力研究硅的替代物：钙钛矿材料，以提高太阳能电池的效率。基于此类材料的设计必须满足某些要求，例如易于大规模制造，并最大限度地减少反射(即浪费)的光。
在最近发表在《纳米微信》上的一项研究中，金泽大学的研究人员在钙钛矿型太阳能电池上应用了可重现，均匀且致密的金属氧化物薄膜。研究人员结合了实验室工作和计算研究来公平地评估其太阳能电池设计性能。
“我们使用喷雾热解法将二氧化钛的前接触层沉积在钙钛矿型太阳能电池上，”主要作者及相应作者Shahiduzzaman博士解释说。“这种沉积技术在工业上对于大规模应用是很普遍的。”
在找到典型的前接触层厚度后，研究人员在典型的阳光条件下测得的能量转换效率为16.6%。如前所述，这不如商用硅基太阳能电池好。尽管如此，电磁仿真还是通过优化特定参数来预测可能的能量转换效率极限的强大工具。
“计算模拟表明，通过多层正面接触，钙钛矿/钙钛矿串联太阳能电池的能量转换效率可能会超过30%，”首席作者兼通讯作者Shahiduzzaman博士说。“这接近硅基太阳能电池的理论效率极限。”
仍然存在其他挑战。例如，必须有一个明确的证明，即研究人员的太阳能电池至少在与基于硅的类似物一样长的时间内才能继续发挥作用。此外，钙钛矿太阳能电池部分基于铅(一种剧毒金属)。理想情况下，应该有一个明确的协议来回收设备，而不是简单且危险的处置方法。Shahiduzzaman乐观地认为可以通过集中研究克服这些技术难题。
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