日本沖繩科技技術(shù)大學(xué)院（OIST）近日成功研發(fā)新型無機鈣鈦礦電池，可望降低太陽光電成本與解決鈣鈦礦電池遇熱降解挑戰(zhàn)，并同時滿足高效率與穩(wěn)定性等要求。

鈣鈦礦電池是一種新興的太陽能電池，與目前市占率最高的硅晶電池相比，其光電轉(zhuǎn)化效率高，成本更便宜，更可溶解在溶液中，再噴涂到基材上。但鈣鈦礦太陽能電池存在熱穩(wěn)定性跟遇熱劣化（長時間日照曝曬后光轉(zhuǎn)換效率下降）在等難題，因此推廣應(yīng)用上存在困難。

鈣鈦礦電池熱穩(wěn)定差是由于其中的有機材料通常不耐熱，遇熱容易衰退，根據(jù)《Advanced Energy Materials》的研究，該團隊研發(fā)的新型電池對此作出了重大改變，以無機材料替代了有機材料，讓鈣鈦礦太陽能電池更加穩(wěn)定。OIST 能源材料與表面科學(xué)部門 Zonghao Liu 表示，無機鈣鈦礦太陽能電池曝曬 300 小時之后，光電轉(zhuǎn)換效率（PCE）僅下降 8%。

不過全無機鈣鈦礦太陽能電池的光吸收效率比有機無機混成材料（organic-inorganic hybrid material）還要低，因此研究人員利用錳來提高電池性能，借由錳改變材料晶體結(jié)構(gòu)，并進一步提高光捕獲能力。為防止因熱度造成電池劣化，新型無機鈣鈦礦電極以碳取代舊有的黃金。與需要高溫與真空環(huán)境的黃金材料相比，這種電極很明顯更便宜跟易于生產(chǎn)，碳也可以直接印刷在太陽能電池上。

上圖為新型無機鈣鈦礦電池的構(gòu)造，由多層材料組成，底部為僅有幾毫米厚的玻璃，第二層為透明導(dǎo)電材料FTO，上方是由二氧化鈦組成的電子活性層與光敏性（photoactive）鈣鈦礦，最上層則是碳。

目前團隊仍持續(xù)研究該新型電池效率和耐用性，希望未來可將光電轉(zhuǎn)換效率從 6.14% 提升到商業(yè)化地步。有鑒于鈣鈦礦電池光電轉(zhuǎn)換效率已從 2009 年的 3.81%，提升至可與硅晶電池比擬的 22%，在如此短的時間內(nèi)進步神速，這類電池應(yīng)用與發(fā)展備受看好。

來源：科技新報