由日本、中國和瑞士研究人員組成的一個科研小組最近在美國《科學(xué)》雜志上報(bào)告說，他們借助薄膜摻雜技術(shù)，制造出一種面積為1平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池，其公證效率為15％，是當(dāng)前國際公證的鈣鈦礦電池最高效率。

與傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池成本較低，更容易生產(chǎn)，而且近年來其光電轉(zhuǎn)換效率獲得較大提升，所以是目前最有可能實(shí)現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化以替代化石能源的太陽能電池。美國《科學(xué)》雜志甚至把它評為2013年的十大科學(xué)突破之一。

盡管鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅速，但存在難以在較大面積的基底上沉積超薄薄膜而不產(chǎn)生孔洞等缺陷，很難大面積制備。此前報(bào)道的高效率結(jié)果大多是基于面積為0．1平方厘米的電池器件。而在光伏領(lǐng)域，標(biāo)準(zhǔn)的太陽能電池效率測定需要電池面積至少在1平方厘米以上。

在新研究中，日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)等機(jī)構(gòu)的研究人員借助常見的半導(dǎo)體工藝摻雜技術(shù)，給鈣鈦礦電池的無機(jī)界面層氧化鎳薄膜重?fù)诫s鋰與鎂，將其導(dǎo)電性提高了10倍左右。

研究主要負(fù)責(zé)人、日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)光伏材料組組長韓禮元解釋說，由于導(dǎo)電性提高，他們可以增加重?fù)诫s氧化鎳薄膜厚度而不減損電池效率，從而大大降低了該薄膜的孔洞密度等缺陷，最終制備出面積為1平方厘米的高效率鈣鈦礦太陽能電池。

研究人員還在日本標(biāo)準(zhǔn)光伏測量實(shí)驗(yàn)室對他們制備的鈣鈦礦太陽能電池進(jìn)行了效率公證，公證效率為15％，被收錄于2015年第46期《太陽能電池效率表》。

薄膜太陽能電池可分為三代：第一代為非晶硅薄膜電池，最高效率為13．6％；第二代為無機(jī)化合物薄膜太陽能電池，如銅銦鎵硒電池效率達(dá)到21．7％；第三代電池仍處于研發(fā)階段，包括染料敏化太陽能電池（效率達(dá)11．9％）、有機(jī)薄膜太陽能電池（效率達(dá)11．5％）和鈣鈦礦太陽能電池等。

韓禮元說：我們認(rèn)證的鈣鈦礦電池效率（15％）已經(jīng)遠(yuǎn)高于同一代的染料敏化太陽能電池和有機(jī)薄膜太陽能電池。盡管與單晶硅（25.6％）和多晶硅（20.8％）太陽能電池的效率還存在一定差距，我們相信鈣鈦礦電池的效率將很快突破20％，甚至在不遠(yuǎn)的將來超過25％。（記者林小春）