向太阳能的广泛过渡，将在很大程度上取决于可靠、安全和经济实惠的技术，如用于储能的电池和用于能量转换的太阳能电池。在伦斯勒理工学院，研究人员正专注于这两方面的研究。
近日发表在《Advanced Functional Materials》杂志上的一篇论文中，一个由工程师、材料科学家和物理学家组成的团队展示了一种新的材料--无铅硫族硫属钙钛矿--如何在太阳能电池中使用，这种材料以前从未被考虑过，与其他通常被考虑的材料相比，它可以提供更安全、更有效的选择。
有机-无机卤化物钙钛矿是一种晶体矿物，作为太阳能电池的关键成分，已经显示出了作为太阳能电池的关键成分的前景，但也带来了巨大的挑战。它们独特的特性在将太阳能量转化为电能方面非常有效，而且与传统上用于这种能力的硅相比，它们的成本较低。然而，当它们暴露在潮湿和阳光下时，它们不稳定，随着它们的降解，效率会降低，而且它们会分解成铅和碘化铅--这两种物质都是有害物质。
"这些类型的材料在第一天就能给你很好的性能，但在三四天之内，最多一周，你会发现它们的性能就会断崖式下降，"本文的通讯作者，伦斯勒大学机械、航空航天和核工程的终身教授Nikhil Koratkar说， "此外，这些材料并不环保，因为它们含有铅。"
为了解决这一难题，Koratkar和包括机械工程专业博士生Tushar Gupta在内的研究人员团队，展示了一种无铅硫属钙钛矿，特别是硫化钡锆石(BaZrS3)薄膜，如何有可能取代含铅的钙钛矿，实现更安全、更稳定的应用。
为了测试这种化合物将光转化为电流的能力，研究小组用它来构建一个光传感器。研究人员在实验室里的工作发现，BaZrS3在本质上更加稳定和防水。他们通过理论计算和计算建模，证明了BaZrS3在暴露在湿气或强烈的阳光下时，具有很强的抗反应能力或分解能力。这也通过为期四周的详细的设备老化研究得到了实验验证。Koratkar表示，制造这种化合物实际上比高质量的硅更便宜。
"美国国家工程院定义了14项宏大的挑战；其中之一就是让从太阳中收获能量更便宜、更广泛，"Koratkar说。"这就是这项工作的动机，找出可以媲美硅的效率，但又能降低太阳能电池制造成本的新材料，这是实现这一目标的关键。"
论文标题为《An Environmentally Stable and LeadFree Chalcogenide Perovskite》。
