新方法改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池 綜合效率達(dá)20.3%

:一個(gè)美英研究團(tuán)隊(duì)報(bào)告說，他們用一種新方法加工制造鈣鈦礦太陽能電池，使其光電轉(zhuǎn)換效率接近傳統(tǒng)的硅基太陽能電池，但成本便宜很多。

鈣鈦礦材料是指一類陶瓷氧化物，因類似結(jié)構(gòu)最早在天然鈣鈦礦中被發(fā)現(xiàn)而得名。用鈣鈦礦材料可以制成太陽能電池，光電轉(zhuǎn)換效率較高，近年來科學(xué)界一直看好其前景。但是它也有性能不穩(wěn)定、易衰減的缺陷，一直沒有成熟的產(chǎn)品。

美國斯坦福大學(xué)和英國牛津大學(xué)的研究人員用錫混合鉛、銫、碘等其他幾種常用物質(zhì)，制造出新型鈣鈦礦材料。與目前的太陽能電池材料單晶硅相比，這種鈣鈦礦材料更薄，柔性更好，造價(jià)也更便宜。

據(jù)介紹，他們設(shè)計(jì)了一種新的、由兩個(gè)串聯(lián)的全鈣鈦礦太陽能電池組成的發(fā)電設(shè)備，能以20.3%的綜合效率將太陽光能轉(zhuǎn)化為電能，光電轉(zhuǎn)換效率已接近現(xiàn)在市面上的硅基太陽能電池。

研究人員說，鈣鈦礦太陽能電池串聯(lián)設(shè)備造價(jià)較低。生產(chǎn)硅基太陽能板首先需要加工成單晶硅，工藝要求1600攝氏度的高溫，而制造鈣鈦礦太陽能電池，在實(shí)驗(yàn)室里就可以對錫、鉛等常見物質(zhì)加工，然后在常溫下噴涂在玻璃上。

鈣鈦礦材料的穩(wěn)定性一直是一個(gè)問題。安裝在屋頂?shù)墓杌柲馨逋ǔＤ苡?5年甚至更長時(shí)間，但有些鈣鈦礦材料在潮濕或光照環(huán)境中退化很快。以前的實(shí)驗(yàn)顯示，用錫制成的鈣鈦礦材料特別不穩(wěn)定。

研究人員將他們用錫混合多種物質(zhì)制成的鈣鈦礦太陽能電池和用錫制成的鈣鈦礦太陽能電池在100攝氏度的環(huán)境中放置了4天，發(fā)現(xiàn)前者的熱穩(wěn)定性和空氣穩(wěn)定性非常好，是后者從未具備的。

這一研究成果發(fā)表在新一期《科學(xué)》雜志上。研究負(fù)責(zé)人之一、美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院教授邁克爾˙麥吉說，鈣鈦礦材料很有希望用來制造高效太陽能電池，同時(shí)降低制造成本。另一負(fù)責(zé)人、英國牛津大學(xué)物理學(xué)教授亨利˙斯奈思也認(rèn)為，鈣鈦礦太陽能電池具有諸多優(yōu)點(diǎn)，在可制造性和穩(wěn)定性得到證明的情況下，將為光伏產(chǎn)業(yè)帶來變革。

原標(biāo)題:美英科學(xué)家用新方法改進(jìn)鈣鈦礦太陽能電池