钙钛矿电池是近年来进步飞快的太阳能技术，已从 2009 年的 3.81% 提升到可与晶硅电池竞争的 22%，不过当前高效率钙钛矿电池大多含有有毒物质铅，导致钙钛矿太阳能难以推广，因此找出替代材料为各厂与研究单位研发重点。
如今科学家离无铅钙钛矿太阳能电池目标又更进一步了，瑞典林雪坪大学（LiU）与新加坡南洋理工大学（NTU）日前成功研发出无铅双钙钛矿电池薄膜，且具有良好的光电特性。
该团队目标以一价（monovalent）与三价金属来代替二价金属铅，并制造出拥有密集堆积晶体的双钙钛矿单层薄膜，这类薄膜可当作太阳能电池中的活性层（active layer），吸收太阳光并转换成载流子。NTU 资深讲师 Feng Gao 指出，这些载流子在材料中有较长的扩散长度（diffusion lengths），为太阳能电池的必要条件。
不过该太阳能电池的转换效率目前着实不高，只有 1%，但团队并没有气馁，Feng Gao 表示，“团队已经迈出第一步，还找出制造活性层的方法，我们已经找出许多方法来提高效率。”
研究员目前已计算出超过 4,000 种双钙钛矿电池材料组合方式，未来将使用理论计算（theoretical calculation）逐步确定最佳组合，团队也希望之后可将无铅双钙钛矿薄膜电池从琥珀色变成深色系，让电池可以吸收更多光。
两校结合将有助于双钙钛矿电池研发，Feng Gao 表示，NTU 团队是光物理（photophysics）专家，LiU 则是擅长材料科学和元件物理，透过不同专业领域相辅相成。
现在已有不少研究单位正在研发无铅钙钛矿太阳能，例如美国布朗大学与内布拉斯加大学林肯分校（UNL）便利用电脑模拟，认为一种含铯、钛和卤素成分（溴或碘）的钙钛矿电池是个良好候选材料，目前正火如荼测试中。该团队还希望可将钙钛矿电池与硅晶电池结合，制作出“串联”太阳能电池，借由设计多层、不同能隙的材料来提升光电转换效率。
（本文由 EnergyTrend 授权转载；图片来源：Linköping University）
