鈣鈦礦的潛力與困境，下一代太陽(yáng)能電池的破局

文／陳根

與傳統(tǒng)太陽(yáng)能電池相比，鈣鈦礦在轉(zhuǎn)換效率方面顯示出巨大的潛力，因而作為下一代太陽(yáng)能電池一持續(xù)被研究人員關(guān)注著。同時(shí)，盡管鈣鈦礦在效率上可能有很大的飛躍，但事實(shí)證明，保持電池的所有元素穩(wěn)定和工作秩序依然是一項(xiàng)具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。

近日，澳大利亞的科學(xué)家們偶然發(fā)現(xiàn)了解決其中一個(gè)關(guān)鍵原因的方法，即可以利用高強(qiáng)度光來避免通常困擾電池性能的變形。

在新研究中，研究人員重點(diǎn)研究了一種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，這種鈣鈦礦太陽(yáng)能電池利用了一類稱為混合鹵化物鈣鈦礦的材料，與此前的設(shè)計(jì)相比，它對(duì)水分，紫外線和高溫具有更好的耐受性，并被譽(yù)為“范式轉(zhuǎn)變”。但是混合鹵化物鈣鈦礦也面臨穩(wěn)定性問題，經(jīng)常遇到所謂的光誘導(dǎo)相分離。

當(dāng)包括陽(yáng)光在內(nèi)的光線撞擊細(xì)胞并使其精細(xì)排列的元素變形時(shí)，就會(huì)發(fā)生這種情況。這反過來又損害了電池吸收光的能力，從而也影響了其性能。

然而，在研究中，研究人員意外發(fā)現(xiàn)，當(dāng)增加激發(fā)強(qiáng)度，離子晶格中的局部應(yīng)變，這是分離的原始原因，人體高強(qiáng)度的光反而使它們?nèi)诤显谝黄?，完全避免了致命的變形?/p>

這意味著，在正常的陽(yáng)光充足的日子里，強(qiáng)度很低，以至于這些變形仍然是局部的。但是，如果找到一種方法將激發(fā)增加到某個(gè)閾值以上，例如使用太陽(yáng)能濃縮器，則能夠使分離消失。

這些發(fā)現(xiàn)的意義是顯著的，這為用光強(qiáng)度控制局部鹵化物離子組成的能力，并為在濃縮器和串聯(lián)太陽(yáng)能電池以及高功率發(fā)光器件和光存儲(chǔ)器應(yīng)用中，使用混合鹵化物鈣鈦礦提供了機(jī)會(huì)。

其研究結(jié)果已發(fā)表在自然上。