鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展未來(lái)計(jì)劃

韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院研究組研制出一種鈣鈦礦物質(zhì)，可用作高效無(wú)鉛薄膜光電設(shè)備的潛在活性材料。該物質(zhì)有望為克服從前鈣鈦礦眾所周知的局限之處，其中包括穩(wěn)定性和毒性等問(wèn)題。

作為最有可能成為下一代高效光伏電池的備選對(duì)象，鈣鈦礦光伏電池光轉(zhuǎn)化率最大可達(dá)22%，可與高性能晶體硅光伏電池媲美。此外，鈣鈦礦電池可在低溫條件下制造，可以節(jié)約大量成本。

但是，人們注意到，傳統(tǒng)的有機(jī)—無(wú)機(jī)混合鈣鈦礦材料穩(wěn)定性差，若持續(xù)使用性能會(huì)下降。而且，其本身含鉛對(duì)環(huán)境不利。因此，一個(gè)由來(lái)自韓國(guó)科學(xué)技術(shù)院化學(xué)組的金亨?。℉yungjun Kim）教授和電機(jī)工程學(xué)院的張珉錫（Min Seok Jang）教授共同組成的團(tuán)隊(duì)已對(duì)之前發(fā)現(xiàn)的僅包含無(wú)機(jī)物質(zhì)的鈣鈦礦材料Cs2Au2I6進(jìn)行了分析，并對(duì)其是否適用于薄膜光電設(shè)備進(jìn)行了調(diào)查。理論調(diào)查結(jié)果表明：與傳統(tǒng)的鈣鈦礦材料相比，這種新型鈣鈦礦材料不僅高效而且更加穩(wěn)定和環(huán)保。

針對(duì)這一分析，該小組發(fā)明了多尺度模擬的物理模型框架，采用原子尺度第一原理量子計(jì)算研究該材料的光學(xué)性能，并運(yùn)用設(shè)備規(guī)模電磁仿真發(fā)現(xiàn)該材料在設(shè)備層面確實(shí)是一個(gè)很有潛質(zhì)的光伏物質(zhì)。

自此以后，研究組計(jì)劃從兩個(gè)方向進(jìn)行深入研究：其一是將鈣鈦礦材料應(yīng)用于真實(shí)光伏電池中的實(shí)踐性研究，其二是尋找光伏電池的最佳和最穩(wěn)定材料的理論分析。

該研究組說(shuō)：“雖然鈣鈦礦材料效率很高，但為了完全取代傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池，我們必須首先解決該材料的穩(wěn)定性和毒性問(wèn)題。”他們還補(bǔ)充到，這項(xiàng)研究應(yīng)該加快其他有關(guān)尋找高效環(huán)保的鈣鈦礦材料的研究。

這看起來(lái)對(duì)鈣鈦礦領(lǐng)域有利。但馬上要面臨的問(wèn)題是銫和金的成本都不低。碘可能不會(huì)產(chǎn)生太多影響。還需考慮生產(chǎn)制造、擴(kuò)大規(guī)模、材料壽命和回收利用等必需事項(xiàng)。這或許是無(wú)鉛鈣鈦礦發(fā)展的開始。