太陽能發(fā)電已逐漸改變世界各國的電力市場占比，而研究人員認為，未來太陽能將變得更高效、更便宜，關鍵材料就在于一種被稱為鈣鈦礦的晶體全面開發(fā)。

太陽能電池領域長江后浪推前浪，而鈣鈦礦電池目前被認為是繼傳統(tǒng)矽電池之后最有前途的接班人，自 2009 年首次報導曝光至今，短短數(shù)年就已被證明具有高達 22% 的轉換效率，幾乎與傳統(tǒng)硅電池旗鼓相當，而這位新人還有可觀的成長空間，但硅電池的效率已長時間停滯在 25% 左右。

迄今為止，鈣鈦礦的表現(xiàn)超越其他所有新型太陽能材料，比如染料敏化太陽能電池（DSSC）、有機太陽能電池等，其快速發(fā)展讓許多科學家對其持樂觀態(tài)度。

染料敏化太陽能電池是一種廉價的薄膜太陽能電池，基于由光敏電極和電解質構成的半導體，是一個電氣化學系統(tǒng)。它吸引人的優(yōu)點是可用低廉材料制成，制程比以前的電晶體電池還要便宜，它可以被制成軟片，不需要特別保護，雖然能量轉換效率比最好的薄膜電池要低，但理論上它們的性價比已足夠高。

鈣鈦礦（Perovskite）則是一種氧化物礦物，一般化學式為 ABX3，最早被發(fā)現(xiàn)存在于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣（CaTiO3）化合物而得名，具有立方晶體結構：A 和 B 是兩個大小不同的陽離子，X 則是與兩者結合的陰離子（通常是氧）。

隨著研究進展，科學家可以透過以其他元素代替鈣、鈦、氧來改善這種材料的物理化學性質，來產生在光伏方面的具體應用，目前研究最多的鈣鈦礦化合物為（CH3NH3）PbI3，在這種材料中，鈣離子，鈦離子和氧離子分別被甲基銨、鉛、碘離子取代。

但在鈣鈦礦材料可以商用之前，它還有些重大障礙需要突破：第一，鈣鈦礦晶體在潮濕條件下容易分解，若沒有適當隔絕水份的密封技術，電池就會在短時間內告終，這導致穩(wěn)定性低；第二，科學家目前只在非常小的鈣鈦礦電池中實現(xiàn)高效率（大概只有一片指甲大?。?，放大版的鈣鈦礦電池還沒有出現(xiàn)相同效果。

鈣鈦礦電池現(xiàn)在還很難打敗硅晶電池，因為后者已發(fā)展出規(guī)模經濟?！禙inancial Times》報導，美國斯坦福大學材料科學與工程教授 Michael McGehee 最近提出了一項新的解決方案：“串聯(lián)”太陽能電池，借由在傳統(tǒng)硅晶上層覆蓋鈣鈦礦，兩者互相合作，不要只聞新人笑，舊人仍有用武之地。

由于半透明的鈣鈦礦電池可以捕獲可見光譜中的波長，其他波長則穿過鈣鈦礦電池，交由下面的矽電池捕獲，McGehee 的研究表明，串聯(lián)電池的效率可比單打獨斗的硅電池高出 10％，這可能是鈣鈦礦材料打入以硅為主導市場的另一種方式。

只要能克服穩(wěn)定性和尺寸，鈣鈦礦太陽能電池就有可能改變太陽能源的經濟性，畢竟它們比硅電池還要便宜許多，鈣鈦礦晶體可在相對較低的溫度下生產，不像硅需要大量熱量制造芯片。

文章來源：科技新報