美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員表示，調(diào)整鈣鈦礦型太陽能電池的設(shè)計方式可以提高其效率，還可以增加其在建筑和其他領(lǐng)域的應(yīng)用。

鈣鈦礦光伏（PV）電池是由多層材料夾在一起制成的，頂層和底層是將陽光轉(zhuǎn)化為電能的關(guān)鍵。新的電池結(jié)構(gòu)通過將金屬接觸層并排放置在電池背面，增加了電池暴露在陽光下的面積。

NREL的科學(xué)家、一篇新論文《全反接觸鈣鈦礦型高效太陽能電池的互補界面形成》的主要作者LanceWheeler說：“去掉上面的材料意味著理論效率會更高，因為鈣鈦礦型材料吸收了更多的太陽光。”

去除前表面的金屬層還可以使太陽能電池板無縫地集成到建筑外墻中。這種設(shè)計提高了電池的美觀性，并能在橫跨玻璃和金屬板的許多基板上進行制造，這種建筑是太陽能電池的“偽裝”。

這項研究涉及到建筑集成光伏技術(shù)，可以降低建筑的能源消耗。建筑是美國能源經(jīng)濟的最大組成部分，它們消耗了全國74%的電力，占能源消耗總量的39%和碳排放量的35%。

這篇發(fā)表在《細(xì)胞報告物理科學(xué)》雜志上的論文由來自NREL的凱文·普林斯、肖恩·鄧菲爾德、格倫·泰特、米爾佐·米爾佐卡里莫夫、艾米莉·沃倫、大衛(wèi)·摩爾、約瑟夫·貝里和科林·沃爾登以及保齡格林州立大學(xué)的馬可·納多共同撰寫。

惠勒說：“這種把兩個觸點都放在背面的策略在光伏領(lǐng)域已經(jīng)相當(dāng)成熟，但對鈣鈦礦來說還是一種全新應(yīng)用?！?/p>

鈣鈦礦太陽能電池是一種晶體結(jié)構(gòu)的太陽能電池，其效率正在穩(wěn)步上升。目前傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)的鈣鈦礦太陽能電池的記錄是25.2%。

利用不同的電池架構(gòu)，科學(xué)家們能夠制造出效率約為10%的太陽能電池。然而，該架構(gòu)的理論效率高于保持當(dāng)前性能記錄的電池。Wheeler說，進一步的改進可以使創(chuàng)造出效率為27%-28%的電池。

鈣鈦礦太陽能電池的優(yōu)勢

太陽能有很多優(yōu)點，特別是鈣鈦礦的一個優(yōu)點是，它可以用普通金屬和工業(yè)化學(xué)品制造，而不是其他硅替代品所使用的昂貴原料。

基于鈣鈦礦的材料還可用于將光伏電子器件直接打印在玻璃或其他材料上，這將比生產(chǎn)薄膜太陽能電池的更復(fù)雜的方法更便宜。作為一種混合材料，除了擁有良好的效率外，鈣鈦礦還可以利用有機太陽能材料作為液體溶液的能力。

將鈣鈦礦以液態(tài)涂料的形式噴涂在基材上，可以大批量生產(chǎn)太陽能電池，而且成本比目前使用的硅太陽能電池低得多。

鈣鈦礦電池的結(jié)構(gòu)使其具有較高的電荷載流子運動性和較長的擴散長度，使光生電子能夠長距離傳播而不造成能量損失。

因此，電子可以穿過較厚的太陽能電池，比薄的太陽能電池吸收更多的光，從而產(chǎn)生更多的電力。

交替使用化合物成分，可以將太陽能電池的顏色調(diào)整為任何想要的顏色。這使電池具有巨大的優(yōu)勢，即能夠以美觀的方式制造，這可能導(dǎo)致消費者愿意將其安裝在屋頂上，因為建筑一體化的光伏應(yīng)用變得更具吸引力。

此外，它們甚至可以作為硅板之上的附加層進行加工，其中的顏色修飾可以用來改善目前的技術(shù)面板狀態(tài)。

建造一個能夠在戶外生存數(shù)十年的鈣鈦礦太陽能發(fā)電系統(tǒng)目前仍處于研發(fā)階段，但可以肯定的是，鈣鈦礦太陽能電池的潛力是巨大的，如果這種材料的承諾能夠?qū)崿F(xiàn)，將徹底改變太陽能的功能。