在各界研究團隊的努力下，鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率已經(jīng)超越目前市面上常見的太陽能電池，但它們?nèi)杂胁荒退?、高溫與紫外光等難題，離大規(guī)模商業(yè)化還有一段距離，最近沙特阿拉伯科學(xué)家或許已找出解決辦法，他們研發(fā)出耐用、且轉(zhuǎn)換效率達21.9%的單晶鈣鈦礦電池。

鈣鈦礦電池除了成本低、易于加工外，還具有優(yōu)異的光學(xué)和傳輸性能，備受太陽能科學(xué)家愛戴，其中鈣鈦礦電池性能和穩(wěn)定性皆取決于薄膜形貌（morphology），然而鈣鈦礦電池多是由無序或是有缺陷的多晶薄膜制成，這些多晶鈣鈦礦薄膜存在許多晶粒、晶界、孔隙和表面缺陷，會使電子與電洞對（載子）再結(jié)合，轉(zhuǎn)換效率難再提升。

因此來自沙特阿拉伯阿布都拉國王科技大學(xué)（KAUST）的團隊，決定用單晶薄膜取代多晶薄膜。與多晶鈣鈦礦相比，單晶鈣鈦礦擁有較高的結(jié)晶品質(zhì)，光吸收范圍與熱穩(wěn)定性也更佳，商業(yè)應(yīng)用價值較高。

就以硅晶太陽能電池來說，單晶硅太陽能電池也因為組成原子均按照一定的規(guī)則與周期性的排列，純度更要求達 99.9999%，普遍來說單晶硅太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率都比多晶硅太陽能電池要高。

如今已有愈來愈多科學(xué)家關(guān)注到單晶鈣鈦礦的優(yōu)勢， KAUST 的科學(xué)家亦然，最近便透過逆溫長晶（inverse-temperature crystal growth）技術(shù)，在兩片涂有聚合物涂層的基板中生長出鈣鈦礦單晶，研發(fā)出新型單晶甲基氨基碘化鉛（MAPbI3）鈣鈦礦電池。

研究指出，新型單晶 MAPbI3鈣鈦礦厚度約 20 微米，經(jīng)過銅處理后再制成 1mm 厚的太陽能電池，轉(zhuǎn)換效率最高已達 21.9%。

該轉(zhuǎn)換效率除了超出科學(xué)家預(yù)期，也比過去其他機構(gòu)研究的成果還要高，KAUST 化學(xué)科學(xué)助理教授 Omar Mohammed 表示，團隊還以為要打造更薄的鈣鈦礦薄膜，才能將轉(zhuǎn)換效率提高至 21%，再加上晶體生長相當不易。

但若要將技術(shù)推出實驗室，還得進一步擴大單晶 MAPbI3鈣鈦礦電池的尺寸。以過去的經(jīng)驗來看，許多實驗室得太陽能技術(shù)雖然已達到高轉(zhuǎn)換效率，但放大尺寸之后，轉(zhuǎn)換效率跟壽命都會略為下降。目前研究已發(fā)表在《ACS Energy Letters》。

來源：OFweek太陽能光伏