英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，硅與鈣鈦礦聯(lián)手將有神奇的功效：轉(zhuǎn)化效率提高幾個(gè)百分點(diǎn)。

短期內(nèi)，硅在太陽能材料的主導(dǎo)地位是不會(huì)被取代的。不過不可否認(rèn)，鈣鈦礦這種新興材料正在取得越來越多的人的關(guān)注。它能迅速提高效率而且成本較低，其截然不同的結(jié)構(gòu)賦予了獨(dú)特的電性能，進(jìn)而成為太陽能領(lǐng)域的新寵。

現(xiàn)在，牛津大學(xué)物理學(xué)家，同時(shí)也是鈣鈦礦大家HenrySnaith領(lǐng)導(dǎo)的團(tuán)隊(duì)證明了一件事：傳統(tǒng)的硅電池和新興的鈣鈦礦電池的結(jié)合可以將太陽能轉(zhuǎn)化效率提升幾個(gè)百分點(diǎn)。

他們認(rèn)為，硅-鈣鈦礦串聯(lián)設(shè)備具備將效率提高到超過25%，而現(xiàn)有的使用硅的商業(yè)化設(shè)備只有17-20%。雖然測(cè)量結(jié)果是在實(shí)驗(yàn)室環(huán)境下進(jìn)行的，但研究人員相信這種制備方法最終會(huì)被采用，而它的效率將比市面上最好的硅板的還要高出一截。

由硅組成的高性能太陽能電池串聯(lián)設(shè)備，在實(shí)驗(yàn)室中的效率已經(jīng)達(dá)到了40%。但由于需要極其復(fù)雜的制備過程，這種設(shè)備非常昂貴。

而Snaith的硅-鈣鈦礦太陽能電池制備相對(duì)簡(jiǎn)單、便宜，而且可以利用現(xiàn)有的硅太陽能電池生產(chǎn)線，只需要多加幾道工序而已。大量的專家認(rèn)為鈣鈦礦太陽能電池的商業(yè)利用短期內(nèi)是必須與硅電池相結(jié)合的。

已經(jīng)有部分研究團(tuán)隊(duì)對(duì)硅電池和鈣鈦礦電池串聯(lián)進(jìn)行了研究，不過效率受限于鈣鈦礦和硅的太陽能吸收光譜并不完全匹配。但調(diào)整鈣鈦礦的吸收光譜將導(dǎo)致結(jié)果不穩(wěn)定進(jìn)而影響性能。

Snaith和同事們提出一種方案，將材料中某些離子用銫離子取代，就可以達(dá)到理想的光伏效果，同時(shí)保持材料的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。

研究團(tuán)隊(duì)僅在小范圍內(nèi)做了試驗(yàn)，要想真正市場(chǎng)化還有很多工作要做。

團(tuán)隊(duì)的聯(lián)合投資方是牛津光伏。其首席技術(shù)官ChrisCase認(rèn)為，這種研究成果說明研究人員是如何迅速地突破固有障礙，制備穩(wěn)定、高性能的太陽能電池。Case拒絕透露該技術(shù)的具體細(xì)節(jié)，不過透露牛津PV已經(jīng)證實(shí)全尺寸電池的效率已經(jīng)接近23%，進(jìn)一步可以突破25%。Case坦承最近幾年達(dá)到28%甚至30%是不太現(xiàn)實(shí)。

鈣鈦礦技術(shù)目前還存在一個(gè)很大問題：材料在潮濕和空氣中的穩(wěn)定性較差。而且鈣鈦礦電池在能量系統(tǒng)中壽命是否夠長(zhǎng)也是個(gè)問題。不過，Case透露牛津PV在朝著發(fā)布商業(yè)化產(chǎn)品進(jìn)發(fā)，產(chǎn)品定位是那些想在2017年提升效率的硅板制造商。

該研究成果發(fā)表于Nature。