用日益普及的廉價材料鈣鈦礦制成的一款太陽能電池將于明年上市。物理學(xué)家組織網(wǎng)9日報道稱，這種電池捕獲太陽能的平均效率在20%左右。近日《自然·材料》雜志上的一篇論文，詳細(xì)報告了美國加利福尼亞大學(xué)伯克利分校與勞倫斯伯克利國家實驗室科學(xué)家們的新設(shè)計，其實現(xiàn)了18.4%—21.7%的平均穩(wěn)態(tài)效率，以及26%的峰值效率。這些數(shù)字創(chuàng)造了鈣鈦礦太陽能電池的新記錄。
鈣鈦礦太陽能電池由有機分子和無機元素混合制成，能像常見的硅基太陽能電池一樣捕獲太陽光并轉(zhuǎn)化成電，但鈣鈦礦光伏器件比硅更容易制造于柔性基板上。目前，市場上為絕大多數(shù)設(shè)備和家庭供電的多晶硅太陽能電池轉(zhuǎn)化效率在10%—20%之間。雖然最純凈硅太陽能電池效率能達(dá)到25%，但造價異常昂貴。
鈣鈦礦太陽能電池取得如此成就有賴于一種新的方法，它將兩種鈣鈦礦太陽能電池材料組合在一起。研究人員描述說，新方法制造出來的太陽能電池結(jié)構(gòu)有點像汽車道路，石墨烯氣凝膠像堅固的碎石底層那樣起到基礎(chǔ)穩(wěn)固作用，兩個鈣鈦礦層像沉積在其上的更細(xì)的礫石層和砂層，六方氮化硼層能允許兩種鈣鈦礦材料一起工作，而氮化鎵層就像用于道路頂部的瀝青層。每一種輪流吸收太陽光中的不同波長或顏色，進(jìn)而融合成幾乎能吸收整個可見光光譜的“分級帶隙”太陽能電池。此前嘗試合并兩種鈣鈦礦材料失敗的原因，是由于彼此降低了對方的電子性能，而新方法成功解決了這個難題。
論文第一作者奧努爾·俄基恩說：“它有潛力成為市場上最便宜的光伏發(fā)電設(shè)備，可以接入任何家庭太陽能系統(tǒng)。”
