美国宾州州立大学35%溴配方提升钙钛矿室内光伏性能

宾夕法尼亚州立大学（Penn State）的研究人员开发出一种面向室内照明的钙钛矿基薄膜，在提高材料吸收室内光效率的同时，改善了其在较长时间暴露于更亮光线时的性能保持能力，相关成果已发表在《APL Energy》上。

传统太阳能电池以捕获宽范围太阳光为目标，室内光伏器件面对的却是另一种条件：人工照明强度弱得多，光谱也更窄。这意味着为太阳光优化的材料，未必最适合收集 LED 或其他室内光源的光。

该团队从金属卤化物钙钛矿的晶体结构入手，调整其中溴与碘的比例，共制备了六种不同组成，并逐步把它们的光学性质向室内照明常见的波长调整。研究人员表示，含 35% 溴的组成在实验中表现最佳。这项工作也说明，室内光伏的材料设计可能与传统太阳能电池板不同——研究者不必在整条太阳光谱上追求最大吸收，而可以把半导体带隙调向更窄的人工光光谱。

研究人员同时考察了钙钛矿薄膜自身的形成方式。制备过程中材料先溶于溶剂，随后在溶剂蒸发时结晶。团队用二氯苯替代常用的氯苯作为反溶剂，这一调整基于研究组成员此前的工作，目标是获得更均匀、晶粒致密、空洞和缺陷更少的薄膜，因为这类缺陷会干扰电荷移动、削弱光伏性能。最后一步是在钙钛矿表面添加苯乙基溴化铵（PEABr），这种盐形成钝化层，有助于保护材料免受缺陷和长时间光照下的降解影响。

测试中，所得器件在高光照强度下持续 240 小时性能没有下降。研究人员依据观察到的趋势估计，该器件可稳定数千小时；不过这一估计属于预测，而非已经证明的工作寿命。测试的光照强度约为近期提出的室内光伏评估共识框架所需强度的 10 到 50 倍，相当于太阳光强度的约 8% 到 50%。

潜在应用方向与其说是替代屋顶太阳能板，不如说是让低能耗电子设备摆脱电池和有线供电。智能恒温器、传感器、遥控器以及部分可穿戴电子设备，可能通过持续收集环境光来运行，而不必完全依赖一次性或可充电电池。但商业化仍面临一个主要障碍：耐久性。宾夕法尼亚州立大学 2026 年一篇关于钙钛矿室内光伏的综述指出，一些器件报告的效率已超过 44%，而采用标准化方案报告长期稳定性的研究相对很少。研究人员认为，更好的稳定性测试对于判断实验室结果如何转化为真实世界寿命至关重要。

因此，这款新器件更像是在推动室内光收集走向实用化，而非电池的成品替代方案。