新型高性能太阳能电池材料

达特茅斯工程学院领导的一项研究在《Joule》杂志上发表，报道了一种全新的高性能太阳能吸收材料的发现——这种材料是太阳能电池的核心部分，将光线转化为电能，而且它是稳定的并且来源于地球丰富的物质。研究人员利用了一种独特的高通量计算筛选方法来加速发现过程，并且能够快速评估大约40,000种已知的候选材料。

这是光伏领域中首个通过这种方法找到新材料并进行实验跟进的案例，达特茅斯大学霍奇森家族工程副教授Geoffroy Hautier表示：“大多数人一次只研究一两种材料，而我们研究了四万种。”

该研究的第一作者是达特茅斯研究员Zhenkun Yuan，合著者包括研究助理Yihuang Xiong、工程博士生Gideon Kassa和Andrew Pike，以及工程教授Hautier和Jifeng Liu等人，还有来自其他八家合作机构的研究人员。这项研究源自Hautier和Liu在2022年获得的一项奖励，该奖项是美国能源部向全国大学和国家实验室提供的5.4亿美元资助中的一部分，用于开发清洁能源技术，包括新型光伏材料。

实验室实验证实，这种太阳能吸收材料不仅在高效将光能转化为电能方面很有潜力，而且在空气和水中非常稳定。“你可以把它放出去六个月，它还是一样的，”Hautier说，“当你不必担心潮湿和空气污染时，这显著降低了成本。”

研究指出，通常情况下，寻找新的太阳能材料是耗时且缓慢的，甚至要考虑一个压倒性数量的选项都是困难的。

“我们一直在建立一个已知材料的数据库——无论是天然存在的还是人造的——已经有很长时间了，”Hautier解释说，“这使我们能够迅速筛选和做出对可能有用的材料的决定。我们虽然不能筛选稳定性，但我们可以将其缩小到大约20种合理的太阳能材料——在成千上万种可能性中——与我们的同事讨论后，我们有一种感觉，这种材料会很稳定。”

该团队计划继续改进更好的筛选工具，同时探索他们称之为“Zintls”的整个材料家族，这可能会促成对发现材料的增强和优化。

“对进一步表征这种材料并更好地了解它，例如它如何吸收光线以及如何将其制成薄膜，有很多机会，”负责实验室材料测试的刘说，“合作至关重要。这需要整个思想家社区和许多不同的技能来使所有工作顺利进行——计算、实验、制造、表征、优化——你需要将所有这些结合到一个团队中。”

“我们明天不会把它作为太阳能电池板，”Hautier说，“但我们认为这类材料是非常出色的，值得关注。”