一种名为卤化物钙钛矿的新型太阳能材料，有朝一日可以帮助美国实现其太阳能雄心并使电网脱碳。钙钛矿太阳能材料比硅薄一千倍，只需改变它们的成分组合，就可以应对不同阳光强度。

通常由有机分子（如甲基铵）和无机金属卤化物（如碘化铅）制成，混合钙钛矿太阳能材料对其分子结构中的缺陷具有很高的耐受性，并且比太阳能行业的标准硅更有效地吸收可见光。

总而言之，这些特性使钙钛矿不仅在光伏发电中，而且在其他类型的电子设备（包括发光二极管 (LED)、检测器和激光器）中，都是一种有前途的活性层。

虽然钙钛矿为大幅扩展太阳能提供了巨大潜力，但它们尚未商业化，因为它们可靠的合成和长期稳定性长期以来一直挑战着科学家们，现在，一条通往完美钙钛矿的道路可能很快就会触手可及。

一种先进的新仪器可以帮助太阳能材料制造，该仪器使用两种类型的光，不可见的 X 射线光和可见的激光，可以探测钙钛矿材料的晶体合成时的结构和光学性质。

当制造太阳能薄膜时，他们通常有一个专门的合成实验室，需要去另一个实验室对其进行表征。通过我们的开发，您可以在同一时间、同一地点完全合成和表征材料。

对于这项工作，Sutter-Fella 组建了一支由顶尖科学家和工程师组成的国际团队，在伯克利实验室的高级光源 (ALS) 中为 X 射线束线终端站配备了激光器。

新仪器的高强度 X 射线，使研究人员能够探测钙钛矿材料的晶体结构，并揭示有关快速化学过程的细节。例如，它可用于表征在一滴固化剂将液体前体溶液转化为固体薄膜之前和之后发生的情况。

同时，它的激光可用于在钙钛矿薄膜中产生电子和空穴（电荷载流子），使科学家能够观察太阳能材料对光的反应，无论是作为成品还是在材料的中间阶段合成。

为 X 射线束线终端站配备激光使用户能够同时探测这些互补特性。这种同时测量的组合可以成为自动化工作流程的一部分，以实时监控钙钛矿和其他功能材料的生产，以进行过程和质量控制。

钙钛矿薄膜通常通过旋涂制成，这是一种经济实惠的技术，不需要昂贵的设备或复杂的化学设置。当您考虑将硅制造成太阳能设备是多么的能源密集型时，钙钛矿的情况变得更加光明。硅需要大约 2,732 华氏度的加工温度。相比之下，钙钛矿很容易在室温下从溶液加工到仅 302 华氏度。

光束线终端站允许研究人员观察合成过程中发生的情况，特别是在旋涂的前几秒，这是一个关键的时间窗口，在此期间前体溶液慢慢开始凝固成薄膜。

以低成本制造可重复且高效的太阳能电池，一切都很重要，这项研究是一项跨越广泛科学学科的团队努力。