近日，科学家们通过一项创新技术，成功提升了钙钛矿太阳能电池的稳定性，使其性能逼近理论极限。这项技术利用晶格应变锁定铷元素，有效减少了能量损失，将钙钛矿太阳能电池的效率提升至理论值的93.5%。
钙钛矿太阳能电池的核心在于其钙钛矿层，这一层被巧妙地夹在太阳能电池的其他功能层之间。瑞士科研团队在Lukas Pfeifer博士和Likai Zheng博士的引领下，发现了一种新方法，通过固定铷元素来显著提升钙钛矿太阳能电池的性能。他们运用晶格应变技术，成功地将铷离子嵌入钙钛矿的晶体结构中，这一创新不仅稳定了宽带隙材料，还通过抑制非辐射复合（能量损失的主要根源）提高了效率。
地球每天接收的太阳能远超人类当前的总用电量，因此太阳能成为减少化石燃料依赖的关键能源。尽管提高太阳能电池效率仍面临挑战，但钙钛矿太阳能电池（PSCs）已展现出巨大潜力，其效率快速提升且生产成本可控。然而，PSCs的发展仍受能量损失和稳定性问题的制约，这主要源于宽带隙材料优化的难题。
宽禁带材料虽能高效吸收高能光，但易发生相偏析，导致性能下降。尽管添加铷元素有助于稳定半导体，但传统方法中铷易形成不需要的第二相，限制了其增强钙钛矿结构的能力。瑞士科研团队通过微调材料成分，在快速加热和受控冷却过程中产生晶格应变，成功阻止了铷形成第二相，并将其稳定在晶体结构中。
为验证这一方法，研究人员综合运用了X射线扫描、固态核磁共振（NMR）和计算机模拟等技术手段。结果显示，晶格应变显著提高了材料的稳定性，而氯离子的添加则进一步优化了晶格结构，减少了缺陷，提高了整体性能。这一创新技术为钙钛矿太阳能电池的发展开辟了新路径。该研究成果已发表于《Science》杂志。
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