如今，我们的世界正在寻找更清洁的能源来满足我们日益增长的工业和经济需求。太阳能正在成为化石燃料的替代来源，然而，由于我们消耗能源的速度越来越快，我们需要开发可随处使用的无处不在的光伏技术：建筑物，服装，消费类电子产品和可穿戴设备。这需要超薄膜，低成本和理想柔性的太阳能电池，而不会在生产，使用或处置过程中损害环境。
我们大多数人都知道，在屋顶和太阳能农场上展示的最常见的无机太阳能电池是由硅制成的。然而，硅太阳能电池的生产可能是昂贵的并且需要能量，并且最终的模块是沉重且笨重的。许多低成本的薄膜太阳能电池，替代硅，由有毒元素如铅或镉组成，或含有稀有元素，如铟或碲。
现在，由ICFO Gerasimos Konstantatos的ICREA教授领导的ICFO研究人员Maria Bernechea博士，Nicky Miller博士，Guillem Xercavins，David So和Alexandros Stavrinadis博士已经找到了解决这一日益严重的问题的解决方案。他们制造了一种基于AgBiS2纳米晶体的溶液处理半透明太阳能电池，这种材料由在低温环境条件下产生的无毒，地球丰富的元素组成。这些晶体已经显示出非常强的全色光吸收剂，并且已被进一步设计成用作溶液处理的太阳能电池的有效电荷传输介质。
这些细胞有什么特别之处?正如研究员Maria Bernechea博士评论的那样，“它们含有AgBiS2纳米晶体，这是一种基于无毒元素的新型材料。纳米晶体的化学合成可以通过纳米级工程精确控制其性质，并使其溶解在胶体溶液中。材料在非常低的温度(100ºC)下合成，比硅基太阳能电池所需的温度低一个数量级。
ICFO的研究团队通过低温热注射合成程序开发了这些细胞。他们首先将纳米晶体分散到有机溶剂中，其中溶液显示出稳定数月而没有任何设备性能损失。然后，通过逐层沉积工艺将纳米晶体沉积到ZnO和ITO(最常用的透明导电氧化物)的薄膜上，直到达到约35nm的厚度。
“AgBiS2太阳能电池的一个非常有趣的特点是它们可以使用低成本的解决方案处理技术在低温空气中制造，而无需制造许多其他太阳能电池所需的复杂和昂贵的设备。这些特性使AgBiS2太阳能电池成为可能。作为传统太阳能电池的低成本替代品的巨大潜力。“ 正如Nicky Miller博士所说。
在第一份报告中，这些电池已经实现了6.3%的功率转换效率，这与目前高性能薄膜光伏技术的早期报告效率相当。这凸显了AgBiS2作为太阳能电池材料的潜力，该材料在不久的将来可以与依赖真空基础的高温制造工艺的当前薄膜技术竞争。
正如ICRE的ICREA教授Gerasimos Konstantatos所述，“这是第一种高效无机纳米晶体固态太阳能电池材料，同时满足无毒，丰富和低温溶液处理的要求。这些第一批结果非常令人鼓舞，但这是仍然是一个开始，我们正在努力实现我们的下一个里程碑，效率> 12%。“
这项研究得到的结果得到了欧盟委员会在NANOMATCELL项目中的财政支持，这标志着太阳能电池概念和生产的转折点，从硅电池转向低成本的环保太阳能电池，这无疑意味着更安全更加可持续的未来世界。
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