近年来，太阳能钙钛矿电池的发展势头强劲。钙钛矿太阳能电池于 2012 年首次问世，已显示出作为其他太阳能技术的经济实惠替代品的巨大潜力，并且其性能不断提高。现在的报告表明，它们的效率可以超过 20%，这对于其他太阳能电池来说需要几十年的时间才能达到这个里程碑。
但是，这些效率值有多么真实呢？国家实验室现在正在提出这个问题，许多研究小组发现，效率测试的本质以及钙钛矿本身的可疑稳定性只会夸大器件的性能。除非能够解决这个稳定性问题，否则钙钛矿器件可能永远无法成为硅太阳能电池的可行替代品。
美国国家可再生能源实验室 (NREL) 光伏电池和模块性能表征小组经理 基思·埃默里 表示，“所有与 [钙钛矿太阳能电池] 相关的令人兴奋的效率和任何能源声明都应持保留态度。” NREL 是负责确保任何提高太阳能电池效率的主张都经过独立验证并达到严格标准的几个国际实验室之一。标准做法是通过对其进行电流-电压测量来测试电池。该电池在 25°C 的温度下，用 1000W/m2 的光照射，模拟中午太阳的条件，并测量其功率输出。
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步步高升
除了进行此测试外，埃默里还整理了数据，这些数据记录了每种不同类型太阳能电池的不断变化的性能（见图）。从表面上看，该图似乎证实了钙钛矿是自硅以来改进最快的太阳能技术。例如，多晶硅太阳能电池在过去二十年中，效率从大约 14% 缓慢攀升至 20%。钙钛矿仅用两年时间就实现了同样的增长。
由于其低成本而受到赞誉，这种有机金属卤化物材料自 2012 年被发现以来，就一直备受瞩目。它们看似不可阻挡的崛起在 NREL 图表上的四个小点中有所体现，但每个点旁边都有一个免责声明：“未稳定”。
埃默里表示，这种区分有一个简单的原因：“我认为 [钙钛矿] 不稳定到我认为将它们视为与该表中的任何条目处于同一水平都是具有误导性的地步。”
埃默里所指的这种不稳定性是指这些电池在测试后会迅速退化。“[效率计算] 基于它们不会比硅退化得更快的假设，然而 [钙钛矿] 会在光照和空气中自发退化，”埃默里说。他还指出，归因于钙钛矿电池的大多数效率值尚未经过独立验证。
进步的代价 马丁·格林是澳大利亚先进光伏中心的负责人，他同意埃默里关于钙钛矿稳定性的观点。“由于器件不稳定，测量变得复杂，”格林说。“它们的输出会显示滞后现象。”
滞后现象是指材料的性能取决于其历史——就像汽车轮胎中的橡胶因反复使用而变弱一样——这也是瑞典隆德大学的博士后 伊娃·昂格 的一个症结点。“基于 [钙钛矿] 的太阳能电池在进行电流-电压测量之前以及扫描条件下都受到了预处理的影响，”昂格告诉《化学世界》。
她最近关于这个问题的研究，以及由 沃尔夫冈·特雷斯 和他在洛桑的瑞士联邦理工学院的同事所进行的工作，显示了进行电流-电压测量的方式将决定您获得的效率值。例如，您扫描电压的速度，或者在测试之前“光照浸泡”电池的时间长短，都会降低其效率。昂格总结道：“它们可能会导致对功率转换效率的粗略高估或低估。”
解决这个效率问题的成本可能会损害钙钛矿成为硅或染料敏化太阳能电池的廉价有效替代品的前景。“要解决稳定性问题，该材料系统的经济效益可能会丧失，”埃默里警告说。“在解决稳定性问题之前，你不知道它会花费你多少钱。”
举证责任
但是，围绕钙钛矿效率的不确定性引发了一个更大的问题。如果对这些值的真实性存在担忧，那么谁有责任确保在发布之前对其进行验证？
据埃默里称，不能因为认证实验室没有尝试让研究人员提供测试电池而责怪他们。“我已经尽力不给研究小组任何借口。我不向他们收费，”他说。“除了在惰性气氛中测试之外，我愿意容纳不稳定的设备。”
即便如此，似乎有些小组仍然不提交测试电池进行独立分析。“一些领先的小组 [寻求独立验证]，但并非所有小组都如此，”格林声称。“对于染料敏化电池，这一点尤其明显，在非常知名的期刊上声称效率超过 13%，而迄今为止报告的最佳独立确认结果为 11.9%。”
格林接着解释说，认证“可能只有在……涉及到里程碑式的结果时才至关重要”。他还质疑科学期刊在此过程中的作用。“不幸的是，一些期刊（并非全部），包括一些最负盛名的期刊，在这种情况下坚持独立确认，”他说。“如果所有期刊及其审稿人都坚持对任何里程碑式的结果进行独立确认，那么这个问题将会得到解决。”
然而，似乎钙钛矿研究界正在尝试直接解决这个问题，昂格和特雷斯的工作为该界解决这些问题提供了一个平台。“我们当然需要公开辩论，目的是建立涉及认证实验室、研究小组以及科学期刊的设备认证的通用标准，”昂格说。
对于埃默里来说，在仍然声称钙钛矿与硅一样经济的同时，不讨论这些问题是“一厢情愿”。但是，像昂格一样，他相信该界将解决效率问题。“我相信钙钛矿小组想这样做——他们正在尝试作为一个社区来解决这些问题，”他说。“他们真的都希望保持一致。”