上海11月17日訊（編輯 黃君芝）一組來(lái)自加拿大的工程師們已經(jīng)開發(fā)出了一種新的太陽(yáng)能電池，其電壓和效率在同類產(chǎn)品中都是最高的。據(jù)悉，這種新型全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池使用了兩層鈣鈦礦，利用不同波長(zhǎng)的光，加上特殊的表面處理，以減少浪費(fèi)的能量。

在光伏領(lǐng)域，鈣鈦礦是一種特別有前途的材料，它正在向硅的王位發(fā)起沖擊。它不僅能從陽(yáng)光中吸收能量，而且更薄、更輕、更靈活，制造起來(lái)更容易、更便宜。

就效率而言，鈣鈦礦在過(guò)去十多年的時(shí)間里大幅上升，從2009年的不到4%上升到2021年的超過(guò)25%，現(xiàn)在已經(jīng)可以與硅相媲美。在所謂的串聯(lián)電池中，它的工作效果甚至更好。在串聯(lián)電池中，多層材料相互堆疊，以收集來(lái)自太陽(yáng)的不同波長(zhǎng)的光。例如，鈣鈦礦-硅串聯(lián)太陽(yáng)能電池的效率最近超過(guò)了30%的里程碑。

在上述最新的研究中，一個(gè)來(lái)自多倫多大學(xué)的工程師團(tuán)隊(duì)創(chuàng)造并測(cè)試了一種全鈣鈦礦串聯(lián)太陽(yáng)能電池。說(shuō)到這兒，可能就有人要問了，一個(gè)太陽(yáng)能電池怎么可能是全過(guò)氧化物而仍然是串聯(lián)的呢？

研究人員解釋稱，這是因?yàn)樵摬牧系暮穸群突瘜W(xué)成分可以被調(diào)整，使其能夠利用太陽(yáng)光譜的不同部分，因此兩種不同的材料可以結(jié)合在一個(gè)設(shè)備中。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《自然》雜志上。

“在我們的電池結(jié)構(gòu)中，頂部的鈣鈦礦層有一個(gè)更寬的帶隙，可以很好地吸收光譜中的紫外線部分，以及一些可見光，”該研究的共同作者Chongwen Li說(shuō)，“底層有一個(gè)狹窄的帶隙，它更多地被調(diào)整到光譜的紅外部分。在這兩者之間，我們覆蓋的光譜比硅覆蓋的光譜更多。”

使用這種設(shè)計(jì)，該團(tuán)隊(duì)報(bào)告說(shuō)，一個(gè)尺寸為1平方厘米（0.15英寸）的太陽(yáng)能電池的最大效率為27.4%，這將是這種類型的電池的新紀(jì)錄，并且對(duì)于任何類型的太陽(yáng)能電池來(lái)說(shuō)都令人印象深刻。

此外，這一新型全鈣鈦礦串聯(lián)電池確實(shí)在另一方面取得了新的紀(jì)錄——電壓表現(xiàn)。該團(tuán)隊(duì)測(cè)量的開路電壓為2.19伏，是所有此類電池中最高的。

研究人員表示，這兩個(gè)令人印象深刻的數(shù)據(jù)都是由于在鈣鈦礦吸光層和攜帶電子的層之間的界面上進(jìn)行了調(diào)整。研究小組發(fā)現(xiàn)，電場(chǎng)在整個(gè)鈣鈦礦的表面并不一致，這意味著一些電子會(huì)流失到電路中。因此，研究小組添加了一層被稱為1,3-丙二銨（PDA）的薄涂層，它使表面的電荷分布更均勻。

該團(tuán)隊(duì)表示，未來(lái)的工作將集中在通過(guò)使電池更穩(wěn)定、增加電流和擴(kuò)大電池的尺寸來(lái)提高太陽(yáng)能電池的效率。