在被称为钙钛矿的材料中，最令人兴奋的一种是可以将日光转化为电能的材料，其效率与当今的商用硅太阳能电池一样，并且具有更便宜，更容易制造的潜力。仅存在一个问题：这种材料可以采用四种可能的原子构型或相，其中三种是有效的，但在室温和普通环境中不稳定，它们很快恢复到第四相，这对于太阳能应用是完全没有用的。

现在，斯坦福大学和能源部的SLAC国家加速器实验室的科学家找到了一种新颖的解决方案：只需将无用版本的材料放入钻石砧盒中，然后在高温下对其进行挤压。这种处理将其原子结构微调成有效的构型，即使在室温和相对潮湿的空气中也能保持这种状态。

研究人员在《自然通讯》中描述了他们的研究结果。

斯坦福大学材料与能源科学研究院(SIMES)的SLAC研究员和研究人员Yu Lin说：“这是第一个使用压力来控制这种稳定性的研究，它的确打开了很多可能性。”

她说：“现在，我们已经找到了制备材料的最佳方法，有潜力将其扩大规模用于工业生产，并有可能使用相同的方法来处理其他钙钛矿相。”

寻找稳定性

钙钛矿的名称来自具有相同原子结构的天然矿物。在这种情况下，科学家研究了一种碘化铅，铯和铯的卤化钙钛矿。

这种材料的一个相称为黄色相，没有真正的钙钛矿结构，因此不能用于太阳能电池。但是，科学家不久前发现，如果您以某种方式进行处理，它将变为黑色钙钛矿相，在将阳光转化为电能方面非常有效。斯坦福大学教授和该研究的合著者温迪·毛说：“这使得它成为备受追捧的焦点，并成为许多研究的重点。”

不幸的是，这些黑相在结构上也是不稳定的，并且趋于迅速坍塌回到无用的构造。此外，它们只能在高温下高效运行，Mao说，研究人员必须将这两个问题都克服，然后才能将它们用于实际设备中。

以前曾尝试通过化学，应变或温度来稳定黑相，但仅在无湿气的环境中不能反映太阳能电池的实际条件在其中工作。更现实的工作环境。

压力和热能解决问题

林和博士后研究员冯克与斯坦福大学的毛主席和Hemamala Karunadasa教授的同事合作，设计了一种装置，将黄色相晶体挤压在称为金刚石砧座的金刚石尖端之间。在仍然施加压力的情况下，将晶体加热至450摄氏度，然后冷却。

科学家们说，在适当的压力和温度组合下，晶体从黄色变成黑色，并在释放压力后停留在黑色相中。它们可以抵抗潮湿空气的腐蚀，并在室温下稳定稳定地保持10到30天或更长时间。

X射线和其他技术的检验证实了材料的晶体结构发生了变化，SIMES理论家贾春景和托马斯·德沃罗(Thomas Devereaux)的计算提供了洞悉压力如何改变结构和保留黑相的见解。

林说，将晶体变黑并保持这种状态所需的压力大约是大气压的1,000至6,000倍，大约是合成钻石行业通常使用的压力的十分之一。因此，进一步研究的目标之一是将研究人员从他们的金刚石砧座细胞实验中学到的知识转移到工业领域，并扩大该过程以使其进入制造领域。