目前，大多數太陽(yáng)能電池是使用高純硅制造的，這需要消耗大量電力。多倫多大學(xué)的研究人員聲稱(chēng)，他們發(fā)現了一種硅的潛在替代品，且不影響太陽(yáng)能電池的穩定性。
研究人員利用量子力學(xué)原理引導倒置鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中的活性層。Sargent實(shí)驗室的博士后研究員Hao Chen與第一作者Sam Teale、博士后研究員Bin Chen以及Yi Hou一道，將鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的結構倒置，實(shí)現替代制造技術(shù)。
據Chen表示，鈣鈦礦晶體制造時(shí)的卷對卷印刷能夠以比硅低得多的成本進(jìn)行大規模生產(chǎn)。然而，當暴露在陽(yáng)光下時(shí)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中原子的有序排列會(huì )失去穩定性。
在原型鈣鈦礦太陽(yáng)能電池中，電子通過(guò)電池底層的負電極移出，當它們通過(guò)頂部正電極離開(kāi)時(shí)，會(huì )留下空穴。研究人員曾逆轉這一流程以增強鈣鈦礦層的穩定性。然而，電池結構的改變影響了性能。
通過(guò)在太陽(yáng)能電池上生產(chǎn)二維鈣鈦礦表面，團隊除去了有機層，實(shí)現了太陽(yáng)能電池鈍化。
研究人員隨后增加了鈣鈦礦層的寬度并將高度從一個(gè)晶體增加到三個(gè)晶體，用于解決電子阻斷效應。層尺寸的變化導致了能量的改變，足以使電子退出，進(jìn)入外部電路。
團隊發(fā)現，經(jīng)過(guò)上述處理后，鈣鈦礦電池的電力轉換效率達到23.9%。即使在室溫下運行1000小時(shí)后，效率水平也沒(méi)有下降。在使用超過(guò)500小時(shí)后，將電池暴露在65攝氏度的業(yè)內標準加速老化流程中，性能的一致性程度也僅僅下降了8%。
多倫多大學(xué)團隊致力于開(kāi)發(fā)表面積更大的電池，以便研究鈣鈦礦在更高溫度下的靈活性。這項研究中使用的電池只有約五平方毫米大小。
論文的共同作者之一Sam Teale表示："高穩定性和高效率的結合效果確實(shí)很突出。我們應該記住，鈣鈦礦技術(shù)只有幾十年的歷史，而硅已經(jīng)被研究了70年。還有很多待改進(jìn)的地方"。
Mercom最近報道了加州大學(xué)洛杉磯分校工程學(xué)院科學(xué)家們的類(lèi)似做法。在鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的制造流程中，他們展示了一種新的表面處理工藝并表示，新調整有助于避免電池暴露在陽(yáng)光下時(shí)出現衰減。
