創(chuàng)新

日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）能量材料與表面科學單位的研究人員，由Yabing Qi 教授領導，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，同時也為這種鈣鈦礦材料未來在太陽能電池中的應用鋪平了道路。

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

技術

這種材料具有幾種關鍵特征。首先，它是完全無機的（一個重要的變化），因為有機成分通常不耐熱，性能會在高溫條件下退化。因為太陽能電池會在太陽光照射下變得過熱，所以熱穩(wěn)定性顯得非常關鍵。通過無機材料取代有機成分，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小時后，幾乎未發(fā)生改變�！�

然而，所有的無機鈣鈦礦太陽能電池都比有機無機混合物的光線吸收率要低。第二個特征也由此而來：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構，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，當我們添加錳的時候，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備。

價值

總結一下，這項研究開發(fā)出的鈣鈦礦太陽能電池具有幾項優(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。

未來

在變成像硅太陽能電池一樣的商用產品之前，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行一到兩年，而硅太陽能電池可運行達二十年。

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，同時也在開發(fā)制造商用產品的工藝。2009年，首個太陽能電池被報道開發(fā)出來。此后，這項技術進展迅猛，這些新型電池的前景看上去很光明。