目前尚无技术产生太阳能电池所产生的期望，该材料基于一类称为perovskites的材料，这是光伏太阳能领域的真正革命。让我们尝试了解原因
硅 - 陶瓷串联太阳能电池刚刚通过了30％的效率限制了30％的效率限制。它在荷兰和比利时的几所大学的财团中已经实现了
太阳能电池如何利用太阳的能量？
在进入地球大气之前，太阳辐射主要分布在200 nm（紫外线）和2500 nm（红外线）之间的波长中，如下所示：
在大气外边缘（以黄色）和地球表面（红色）的太阳光谱
从上图可以看出，由于几个原因，该辐射的很大一部分没有到达地球表面。零件是由灰尘，气溶胶和悬浮在大气中的各种分子散布的，另一个部分通过反射云而返回外层空间，这在调节大气温度和地球表面的温度中起着至关重要的作用。还有一个重要的部分，被原子和分子吸收的悬浮液吸收：氮和氧气吸收紫外线，阻止了这些辐射表面的到达，波长低于200 nm。此外，吸收氧气后可能会分解氧，从而产生臭氧分子，进而吸收了更短的波长紫外线辐射。
如上图所示，所有这些过程在辐射的光谱分布中产生了深“沟渠”。例如，大于2000 nm的波长的许多红外辐射都被水蒸气（H20）和C02吸收。同样，大多数波长短于300 nm的紫外线被臭氧吸收，尽管不足以完全防止晒伤。
当阳光撞击半导体时，它仅吸收能量的光大于被称为“ bandgap”的大小，这是从应用于固体的量子物理学获得的每个半导体的特征参数，并且在电子volts中表达。并非在带隙上方的所有能量都被半导体有效吸收。相反，这些能量的吸收在用给定的半导体制成的太阳能电池中产生不良现象。下图为硅太阳能电池（当今光伏行业当前的主要技术）说明了这一点。
太阳光谱的能量被硅太阳能电池充分吸收（黄色），而未被吸收或无效吸收的太阳能电池（灰色）（灰色）
从理论的角度来看，太阳能光伏电池从太阳能到光伏太阳能电池的电能的最大转化效率是针对由半导体制成的设备获得的，其中其禁带值为1.4 eV，这一计算是该计算，该计算是该计算的计算。数十年来一直闻名，我们归功于W. Shockley和H.-J.在由单个吸收层组成的光伏电池的效率上，将绝对极限设置为32.5％的Queisser。为了获得较高的太阳能转换效率，必须更有效地吸收更大的阳光。这是通过在称为Tandem（两个单元格的连接）或多结（三个或更多单元的连接）的结构中彼此之间堆叠几个具有不同禁止带值的细胞来实现的。使用这些结构，三重连接结构的理论效率极限可以提高到44.3％（串联）和50.1％。
现在，我们将看看钙壶是什么，以及为什么它们如此有趣，可以用作能够有效将太阳能转换为电能的设备。
什么是钙棍？
钙钛矿是一种天然存在的矿物质，称为钛酸钙的化学式为catio3。这种矿物质是由德国矿物学家古斯塔夫·罗斯（Gustav Rose）于1839年发现的，并以俄罗斯矿物学家列夫·佩罗夫斯基（Lev Perovski）的名字命名。通常，具有与catio3相同的晶体结构的材料称为钙钛矿材料。通常，它们具有形式AMX3的通用组成，其中A和M是金属阳离子，而X是阴离子。下图显示了化合物的不同原子分组在空间中的方式：
钙钛矿材料的通用晶体结构
近年来，一组具有更复杂化学成分的钙钛矿材料，称为有机无机杂化钙钛矿，由有机铵阳离子A（CH3NH3，NH = CHNH3等）组成，金属阳离子B（PB，SN，CD），Fe，Co，Cu等）和卤离子X（Cl，Br或I）引起了极大的兴趣。自1970年代以来，已经对这种材料家族进行了许多研究，以更好地了解它们所拥有的光学，磁性和电子特性的多样性。多亏了这些属性，有机无机钙钛矿是制造光伏设备的理想选择，尽管这在当今世纪已经很明显。实际上，基于钙钛矿的太阳能电池在新一代光伏技术中经历了前所未有的生长，如今，单个细胞的认证效率超过25％。此外，由于可以调整钙钛矿组成以在较大范围内获得可变的能量带隙值，因此可以制作具有30％以上的效率的硅串联细胞，例如本文开头看到的硅细胞。此外，获得钙钛矿太阳能电池的易度性使它们可以以低投资的工业数量制造，这对于通过增加与单个单一的功率输出相比，在短时间内抵消串联太阳能电池的额外成本很重要细胞。
基于钙钛矿的太阳能电池的简短历史
第一个基于钙钛矿的光伏设备于2009年发布，其中使用了碘化甲基铵铅（CH3NH3PBI3）和甲基铵铅溴化物（CH3NH3PBBR3）。它的广告宣传是转化效率较低（3.8％）和非常低的稳定性，这就是为什么它几乎没有兴趣的原因。
在2012年，提高了吸附剂材料（CH3NH3PBI3）的特征，因此，转化效率提高到10％。这些结果在如此短的时间内获得，引发了全球“钙钛矿热”。2014年11月，韩国化学技术研究所（KRICT）研究人员生产的一种设备达到了创纪录的未稳定效率20.1％。2015年12月，écolePolytechniquefédéraledeLausanne（EPFL）的研究人员创下了创纪录的21％。2016年3月，来自克里克特（Krict）的研究人员和乌尔桑国家科学技术学院（UNIST）获得了22.1％的新记录。如今，在与硅太阳能电池相等的基础上竞争的单个电池已经达到25.6％（尽管尚未解决稳定性问题）。没有其他PV技术以这种速度获得一系列效率记录。下图显示了基于钙钛矿的光伏设备进度的一些重要里程碑：
与其他新兴技术相比，各种基于钙钛矿的太阳能电池的效率竞争。如本文开头所示，最近30％的障碍已超过。
这种迅速发展的进展激发了这种PV技术的极大兴趣，这证明了这一事实每年在该主题上发表的文章数量逐年增加。下图显示了这种进步，以2009年至去年的年度出版物数量衡量：
在今年10月初搜索“ Scopus门户网站”中的“ Perovskite太阳能电池”，显示了从2009年（21）到去年年底在这些设备上发表的科学文章数量，超过4,200篇文章。
在即将发表的文章中，我将描述什么是在当今成本竞争性光伏设备中获得非常高效率值的最佳希望：硅 - 佩洛维斯水钛矿串联细胞。
IgnacioMártil
马德里大学的电子学教授和西班牙皇家物理学会的成员。