“愚人黄金”新发现廉价良性太阳能材料

黄铁矿（pyrite），更多地被称为“愚人黄金”（fool's gold），古罗马人就已经很熟悉，也已经迷惑探矿者很多世纪，但是，现在却帮助俄勒冈州立大学（Oregon State University）的研究人员发现了相关化合物，可以带来新的廉价的潜在选择，以用于太阳能。

这些新的化合物，不像有些太阳能电池材料那样，是用稀有、昂贵或有毒元素制成，而是良性的，而且加工时可以采用地球上最丰富的一些元素。他们的研究结果已发表在《先进能源材料》（Advanced Energy Materials）上，这是一份专业杂志。

黄铁矿本身价值不大，只是作为一种未来的太阳能化合物，科学家们说，就像黄铜一样，它是一种黄色色调的矿产，比起与它类似的贵金属，几乎没有什么价值。但25年来，它一直被认为有一些可取的性质，有利于太阳能，这就带动了近期的研究。

研究结果却一点也不愚蠢。

“很长时间以来，我们已经知道，黄铁矿有趣是因为它的太阳能性能，但是，它实际上不起作用。”道格拉斯•科兹勒（Douglas Keszler）说，他是俄勒冈州立大学化学系特聘教授。“我们真的不知道为什么，所以，我们决定再看看它。在这个过程中，我们发现了一些不同的材料，类似黄铁矿，有它的大部分优点，但没有这些问题。

“仍然有工作要做，要把这些材料集成到实际的太阳能电池中。”科兹勒说，“但是，从根本上说，这是非常有前途的。这完全是一个新的见解，我们获得这一见解，就是因为研究愚人金。”

在太阳能时代初期，黄铁矿就引起人们的兴趣，因为它有巨大的太阳能吸收容量，而且储量丰富，采用的薄层可以薄2000倍，这样说是对比竞争材料，比如硅。然而，它并不能有效地把太阳能转换成电能。

在新的研究中，研究人员发现了原因。加工制造太阳能电池，需要大量的热量，黄铁矿会开始分解，形成一些产品，这会阻碍电力产生。

这个问题到底是什么？依靠他们的新理解，研究小组寻找和发现了一些化合物，这些化合物具有与黄铁矿相同的功能，但不分解。其中一种就是铁硫化硅（iron silicon sulfide）。

“铁大概是世界上最便宜的元素，要从自然界中提取，硅是第二，而硫几乎是免费的，”科兹勒说。“这些化合物稳定，安全，而且不会分解。这里，没有什么东西看起来像是特别好的，因为是要创造一种新型太阳能材料。”

现在的工作是继续开发这些材料，甚至在同类中找到一些更好的，继续工作将在科罗拉多州（Colorado）国家可再生能源实验室进行，合作搞这项研究。

这项工作是在反求设计中心（Center for Inverse Design）进行的，是俄勒冈州立大学工程学院和科学学院的一个合作项目，两年前形成，有300万美元的赠款来自美国能源部。这是一个新的能源前沿研究中心（Energy Frontier Research Centers），是通过国家7.77亿美元的联邦计划设立的，为的是确定未来能源解决方案。

俄勒冈州立大学这个项目不同于传统的科学，在这个过程中，经常发现一些东西，然后寻找一些可能的应用。在这个中心，研究人员开始于他们的一种想法，就是他们想要什么东西，然后会努力找到一种材料，原子结构，甚至施工方法，用以实现它。

研究人员说，寻找便宜、环保而且更有效的太阳能材料是必要的，有利于这一行业未来的发展。

“这样一种材料的好处在于，它是丰富的，成本不会很多，而且可能生产高效率太阳能电池，” 科兹勒说。“这就是我们需要的，要更广泛地使用太阳能。”

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