創(chuàng)新

日本沖繩科學(xué)技術(shù)大學(xué)院大學(xué)（OIST）能量材料與表面科學(xué)單位的研究人員，由Yabing Qi 教授領(lǐng)導(dǎo)，采用一種穩(wěn)定、高效且相對便宜的鈣鈦礦材料開發(fā)出太陽能電池，同時(shí)也為這種鈣鈦礦材料未來在太陽能電池中的應(yīng)用鋪平了道路。

他們的研究論文最近發(fā)表于《先進(jìn)能源材料（Advanced Energy Materials）》雜志。博士后學(xué)者 Jia Liang 博士和 Zonghao Liu 博士對這項(xiàng)研究作出了主要貢獻(xiàn)。

技術(shù)

這種材料具有幾種關(guān)鍵特征。首先，它是完全無機(jī)的（一個(gè)重要的變化），因?yàn)橛袡C(jī)成分通常不耐熱，性能會在高溫條件下退化。因?yàn)樘�陽能電池會在太陽光照射下變得過熱，所以熱穩(wěn)定性顯得非常關(guān)鍵。通過無機(jī)材料取代有機(jī)成分，鈣鈦礦太陽能電池會變得更加穩(wěn)定。

如下圖所示，這種全無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池具有幾層。底層是僅有幾毫米厚的玻璃，第二層是透明導(dǎo)電材料FTO，接下來是由二氧化鈦組成的電子活性層，第四層是光敏鈣鈦礦，頂層是碳。

下圖是鈣鈦礦太陽能電池的電子顯微鏡圖像，它顯示出不同的層。

論文作者之一的 Zonghao Liu 博士說：“太陽能電池在暴露于光線中300小時(shí)后，幾乎未發(fā)生改變。”

然而，所有的無機(jī)鈣鈦礦太陽能電池都比有機(jī)無機(jī)混合物的光線吸收率要低。第二個(gè)特征也由此而來：OIST的研究人員將新型電池與錳摻雜，以改善其性能。錳改變了材料的晶體結(jié)構(gòu)，提升了光線吸收能力。Liu 表示：“就像你將鹽放入一盤菜中來改變它的口味一樣，當(dāng)我們添加錳的時(shí)候，它改變了太陽能電池的特性�！�

第三，在這些太陽能電池中，在太陽能電池之間傳輸電流的電極和外部電線都是由碳組成，而不是通常用的金。這些電極特別便宜且易于制造，一部分是由于它們能夠直接印刷到太陽能電池中。從另外一方面說，制造金電極則需要高溫條件以及真空室等特殊設(shè)備。

價(jià)值

總結(jié)一下，這項(xiàng)研究開發(fā)出的鈣鈦礦太陽能電池具有幾項(xiàng)優(yōu)勢：熱穩(wěn)定性好、光線吸收率高、制造工藝簡單且成本低。因此，這項(xiàng)研究也為未來鈣鈦礦太陽能電池的大規(guī)模商用奠定了基礎(chǔ)。

未來

在變成像硅太陽能電池一樣的商用產(chǎn)品之前，鈣鈦礦太陽能電池仍有一系列的挑戰(zhàn)需要克服。例如，鈣鈦礦太陽能電池可保持運(yùn)行一到兩年，而硅太陽能電池可運(yùn)行達(dá)二十年。

為了改善這些新型電池的效率和持久性，Qi 及其同事們正努力工作，同時(shí)也在開發(fā)制造商用產(chǎn)品的工藝。2009年，首個(gè)太陽能電池被報(bào)道開發(fā)出來。此后，這項(xiàng)技術(shù)進(jìn)展迅猛，這些新型電池的前景看上去很光明。