此前，加州大学圣芭拉拉分校（UC SB）工程学院材料系的研究人员，刚刚找到了导致新一代光伏面板效率受限的主要原因。普遍认为，混合钙钛矿的晶格中可能存在各种缺陷，负责混合组分的有机分子会保持其完整性。然而，最新的研究表明，这些分子中缺少氢原子将导致能效的极大损失。
甲基铵分子中产生的氢空位(中心左侧的黑点)
混合钙钛矿具有优异的光伏性能，许多人期待它能推动太阳能技术的进一步发展。所谓“杂化”，特使将有机分子作为无机物嵌入钙钛矿晶格中，以维持类似钙钛矿的结构。
这种材料的光电转换效率与硅基方案相当，但生产成本要低得多。不幸的是，钙钛矿的已知晶格缺陷将以发热的形式导致光伏效率的耗散。
研究map-1: MapBi3的自然缺陷
很多年前，大量的研究者就在深刻认识这一缺陷。由UCSB大学材料教授克里斯范德瓦尔领导的研究小组刚刚有了一项重要发现。
该项目首席研究员谢章说：“甲胺碘化铅是典型的混合钙钛矿，但也非常容易断裂其中一个键，去掉甲铵分子上的氢原子”。
研究照片-2:mapbi 3中的氢空位
氢空位会成为电荷的吸收体，电荷是光子落在光伏板上产生的，在晶格中移动。在这种情况下，怠速充电将无法继续有效工作(如给电池充电或给电机供电)，从而降低效率。
据悉，这项研究得到了Van de Walle团队开发的先进计算技术的帮助，该技术提供了关于材料中电子的量子力学行为的详细信息。
研究照片-3:mapbi 3中氢空位的非辐射捕获
参与这项研究的范德瓦尔勒研究团队的高级研究生马克图里安斯基(Mark Turiansky)帮助他建立了一套复杂的方法，可以将这些信息转化为定量的电荷载流子捕获率值。
Turiansky说：“我们的团队已经开发出一种强有力的方法来确定哪些过程会导致效率的降低，我们很高兴看到这个方案为一个重要的财务资源提供了如此宝贵的见解”。
研究照片-4: FAPBi3氢空位及其诱导的非辐射复合
通过反复实验，我们发现用甲铵取代甲铵分子，钙钛矿可以表现出更好的性能。展望未来，科学家有望开发出性能更高、成本更合理、环境效益更突出的新材料。
这项研究的详细内容已经发表在4月29日出版的期刊《自然材料》(自然材料)上。原标题为《Minimizing hydrogen vacancies to enable highly efficient hybrid perovskites》。
