鈣鈦礦電池：你離諾貝爾獎到底有多遠？

: 為什么當(dāng)紅炸子雞卻中不了獎?

2017年諾貝爾化學(xué)獎今天塵埃落定，“跨界”頒發(fā)給了發(fā)明冷凍電子顯微鏡技術(shù)的科學(xué)家，也算是爆了一個小小的冷門。時鐘撥回一個星期前，各路預(yù)測機構(gòu)紛紛搬出諾貝爾花落誰家的預(yù)言，而廣大吃瓜群眾也忙于看熱鬧。作為預(yù)測機構(gòu)中的佼佼者，湯姆森-路透更是拋出號稱“諾獎風(fēng)向標(biāo)”的殺手锏“引文桂冠獎”(Thomson Reuters Citation Laureates)，評選出幾大熱門。預(yù)測榜單剛一出爐，光伏人就炸開了鍋，原來發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦材料和發(fā)明鈣鈦礦太陽能電池的日本人宮坂力(Tsutomu Miyasaka)、韓國人樸南圭(Nam-Gyu Park)以及英國人亨利-斯內(nèi)斯(Henry Snaith)赫然上榜，儼然一股舍我其誰的氣勢。特別是橫跨牛津-劍橋的學(xué)者Henry Snaith，更是光伏學(xué)界的一哥當(dāng)紅炸子雞(見兔子之前發(fā)表的Snaith教授在澳大利亞新南威爾士大學(xué)光伏學(xué)院做的報告視頻)。當(dāng)然，最后還是落了空，冷凍鏡還是比鈣鈦礦電池，在目前，更受青睞。

(諾貝爾和Henry Snaith教授)

所以數(shù)來數(shù)去，光伏太陽能電池領(lǐng)域依然沒有一個諾獎出世。兔子認(rèn)為，這不能怪廣大光伏從業(yè)者不努力，只能怪太陽能電池的基石——半導(dǎo)體理論，已經(jīng)被科學(xué)家玩透了，所以諾獎(主要是物理獎)也早拿光了 。比如Shockley在1956年因為發(fā)展p-n理論得了諾獎之后，1961年玩票順便推導(dǎo)出光伏轉(zhuǎn)換效率的極限，就被奉為了光伏屆的圣經(jīng)經(jīng)典。缺乏重大的理論原創(chuàng)，是光伏領(lǐng)域的先天不足。

然而要知道諾獎一貫的風(fēng)格，不是僅僅是往后看看誰的既有貢獻大，而更是向前找熱點難點，引導(dǎo)學(xué)界前仆后繼去干諾獎評審們認(rèn)為重要的事情(比如石墨烯)。從這個角度講，能源作為人類最重大的問題之一，在諾獎的天平上，應(yīng)該會比別的課題更為趁手。在這個既定假設(shè)條件下，如果非要在太陽能領(lǐng)域強選一個諾貝爾獎，會是誰?兔子認(rèn)為，當(dāng)然最有可能的就是鈣鈦礦電池拿下諾貝爾化學(xué)獎。從創(chuàng)新的角度，鈣鈦礦電池是夠格的。

但是今年并沒有選上，這個結(jié)果兔子和大多數(shù)人一樣，認(rèn)為毫不意外。選上了才奇了怪了。這個理由，跟Graetzel目前還不會因為DSSC電池，F(xiàn)ujishima不會因為光催化得獎的道理一樣——這種直接面向產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用科學(xué)領(lǐng)域，沒有見到大規(guī)模應(yīng)用，諾獎是不會掉到頭上的。試想，萬一得了獎卻不能大規(guī)模應(yīng)用從而造福于人類的話，諾貝爾的臉往哪放?

鈣鈦礦電池是什么神奇的存在?

并不是有鈣和鈦存在的礦才叫鈣鈦礦，事實上，“有機-無機金屬鹵化物鈣鈦礦“(CH3NH3PbI3，簡寫為MAPbI3)里面既沒有”鈣“也沒有”鈦“，只是因為它具有ABX3這種晶體結(jié)構(gòu)，而這種結(jié)構(gòu)是首先在CaTiO3這種鈣鈦礦物質(zhì)上被發(fā)現(xiàn)的而已。這種神奇的物質(zhì)好處多多， 便宜、 可溶液法制備適合于大規(guī)模量產(chǎn)、非真空制備、非輻射復(fù)合少所以開壓高、帶寬可調(diào)、可以用于硅基疊層電池的頂層等等。別的不用多說，就講發(fā)明這種物質(zhì)短短的幾年時間，轉(zhuǎn)換效率迅速飆升到20%，就已經(jīng)表明了一切。

(Green, Nature, 2014)

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