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鈣鈦礦太陽能電池優缺點

鈣鈦礦太陽能電池優缺點

鈣鈦礦太陽能電池，科學家們(men) 在***研究中發現，一種鈣鈦礦結構的有機太陽能電池的轉化效率或可高達22.1%，為(wei) 目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。相關(guan) 研究發表在***一期的《自然》雜誌上。

盡管研究團隊還沒有演示以新材料為(wei) 原料製造的高效太陽能電池，此項研究已成為(wei) 此前諸多研究強有力的補充，證明了擁有獨特晶體(ti) 結構的鈣鈦礦有望改變太陽能產(chan) 業(ye) 的麵貌。當前市場上占主流的太陽能電池以矽和碲化鎘為(wei) 材料，達到目前的轉化效率曆時10多年;而鈣鈦礦隻花了短短4年時間的研究，有鑒於(yu) 此，即使業(ye) 界保守人士也對鈣鈦礦非常看好。

該研究的***、賓夕法尼亞(ya) 大學能源創新研究中心聯合主任安德魯˙阿姆表示，以新式鈣鈦礦為(wei) 原料製造的太陽能電池能將大約一半的太陽光直接轉化為(wei) 電力，為(wei) 目前的2倍，因此，隻需一半太陽能電池就可提供同樣的電力，這將大大減少安裝成本，從(cong) 而讓總成本顯著降低。

另外，阿姆說，與(yu) 傳(chuan) 統太陽能電池材料不同，新材料並不需要電場來產(chan) 生電流，這將減少所需材料的數量，產(chan) 生的電壓也更高，從(cong) 而能增加能量產(chan) 出;而且，新材料也能很好地對可見光做出反應，這對太陽能電池來說意義(yi) 重大。

研究人員也證明，新材料稍作改變就能有效地將不同波長的太陽光轉化為(wei) 電力，科學家們(men) 可借此製造出擁有不同層的太陽能電池，每層吸收不同波長的太陽光，從(cong) 而顯著提高能效。

不過，有專(zhuan) 家則強調，盡管這些屬性非常有用，但阿姆團隊要想製造出可用的鈣鈦礦太陽能電池還有很長的路要走。首先，這種太陽能電池產(chan) 生的電流很低。

鈣鈦礦太陽能電池的優缺點

從(cong) 2009年到2015年的短短6年間，鈣鈦礦太陽能電池的光電轉換效率從(cong) 3.8%一下子躍升至20.3%，提高了5倍多。其效率進步之快，以至於(yu) 被《科學》期刊評為(wei) 2013年的10大科學突破之一。當前，鈣鈦礦太陽能電池的學術研究仍然十分活躍，其產(chan) 業(ye) 化前景也十分看好，但實用化技術的研究成果尚待突破。

 

這是因為(wei) ：

一 鈣鈦礦電池的優(you) 勢：

轉換效率發展速度快——6年時間從(cong) 3.8%升到20.3%，而2013年11月美國科學家在***研究中發現，新式鈣鈦太陽能電池的轉化效率或可高達50%，為(wei) 目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，這說明了它還有很大的發展潛力; 電池製作工藝簡單——實驗室中常采用液相沉積、氣相沉積工藝、液相/氣相混合沉積工藝;

電池發電成本低——甚至有可能會(hui) 比火力發電還低;

建築一體(ti) 化潛力——鈣鈦礦型電池屬於(yu) 薄膜電池，目前主要就是沉積在玻璃上，還可以通過控製各層材料的厚度和材質來實現不同程度的透明度，當然效率也會(hui) 降低，不過這類應用是值得嚐試的。例如牛津大學的實驗室已經可以做出半透光（灰褐色）的電池。如果將采光與(yu) 發電融為(wei) 一體(ti) 的太陽能電池開發順利，有望成為(wei) 高樓大廈幕牆裝飾、車輛有色玻璃貼膜等的替代品。

 

二鈣鈦礦電池的劣勢：

材料有毒——鈣鈦礦電池材料含有鉛，不過鉛跟其他類型電池含有的砷、镓、碲、鎘相比，簡直就是小巫見大巫。而美國西北大學也已研發出一種用錫代替鉛的鈣鈦礦太陽能電池，不過這種電池的轉換效率還隻有6%，而且材料非常不穩定，目前處於(yu) 研發初級階段;

材料不穩定——鈣鈦礦中的鉛容易氧化使碘揮發，且當晶體(ti) 遇濕時則易分解。如果我們(men) 使用鈣鈦礦電池發電，它很有可能分解滲出流到屋頂或土壤中;

電池壽命不長——目前，壽命最長的鈣鈦礦太陽能電池可達到1000小時，由華中科技大學和洛桑聯邦理工學院合作研發。而傳(chuan) 統晶矽電池壽命一般可達到25年，比鈣鈦礦電池長得多。

 


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