2018年3月29日
哈维尔·贝拉和他的化学家们爱荷华州立大学研究小组面临一个问题，即一种有毒物质在太阳能电池中表现得非常好。
哈维尔·贝拉(Javier Vela)和他研究小组的化学家们一直在努力用安全、丰富且成本低廉的材料生产半导体。亚博网站下载(图片来源:Christopher Gannon/文理学院)亚博老虎机网登录
因此，在各种太阳能电池中使用的任何含铅钙钛矿的替代品都必须具有一定的性能。但是他们能找到什么来交换钙钛矿半导体呢?钙钛矿半导体在将阳光转化为电能方面充满了潜力和高效率。
什么样的材亚博网站下载料可以制造出功能一样的半导体，但又安全、充足且生产经济呢?
半导体无处不在，对吧?它们存在于我们的电脑和手机中。它们通常是高端、高价值的产品。虽然半导体可能不含有稀有材料，但许多是有毒的或非常昂贵的。亚博网站下载
哈维尔·维拉，化学副教授
Vela是爱荷华州立大学的化学副教授，同时也是美国能源部艾姆斯实验室的副教授，他领导着一个专注于创造新型纳米结构材料的实验室。亚博网站下载在思考太阳能电池中的铅问题时，他发现麻省理工学院(Massachusetts Institute of Technology)的研究人员在一次会议上发表了演讲，主张半导体中钙钛矿的可能替代品。
Vela和爱荷华州立大学的研究生Bryan Rosales和Miles White决定专注于钠基的替代品，并开始了为期18个月的新型半导体研究。该项目得到了Vela从美国国家科学基金会获得的为期五年的786017美元的职业资助。亚博老虎机网登录职业基金是基金会为早期职业教师设立的最负盛名的奖项。
他们开发了一种含有钠的化合物，钠既便宜又丰富;铋，虽然有些稀缺，但在开采其他金属时产量过剩，而且很经济;硫是地球上第五常见的元素。该研究小组最近在《美国化学学会杂志》(Journal of The American Chemical Society)网络版上发表了一篇论文，报告了他们的发现。
论文的副标题恰如其分地总结了他们的工作:朝向地球——丰富的、生物兼容的半导体。”
“我们的合成技术解锁了一类新型低成本、环境友好的三元(三部分)半导体，在能源转换领域具有应用价值。”化学家们在他们的论文中写道。
事实上，罗萨莱斯的目标是制造使用这种新型半导体材料的太阳能电池。
Vela说，合成的不同——改变反应时间和温度，金属离子前体的选择，添加特定的配体——使得化学家可以控制纳米晶体的大小和材料的结构。这使得研究人员可以改变和调整这种材料的属性。
这种材料的一些特性已经适用于太阳能电池:这种材料的带隙——一个轻粒子推动一个电子释放所必需的能量——非常适合太阳能电池。与太阳能电池中使用的其他材料相比，这种材料暴露在水和空气中也很稳定。亚博网站下载
因此，化学家们认为他们有一种材料可以在太阳能电池中很好地发挥作用，而且没有成本、毒性和稀缺性。
”我们相信这里报告的实验和计算结果，”他们在论文中写道，将有助于推进对这些及类似材料用于能量转换装置的基础研究和探索。”亚博网站下载