文｜陳根

隨著全球工業化進程的加快，世界能源短缺已經成為每個國家不容忽視的問題，其嚴重制約了社會的長期穩定發展，研究和開發新能源刻不容緩。在各種新能源中，太陽能發電技術一直革新著能源的構成。

硅基太陽能電池是目前市場上主流的太陽能發電設備，其通常以硅基太陽能電池板為中間媒介，將太陽光能轉換為電能，進而推動整個負載的工作。其中效率最高的單結電池是聚光單晶硅太陽能電池，可達27．6％，但它的壽命，一般認為極限只有20年，未來，該類太陽能或將無法滿足光伏產業的發展需要。

鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結構的半導體，非常適合用于太陽能電池技術。它們可在室溫下制造，使用的能源比硅少得多，因此生產成本更低，更可持續。隨著技術進步，其轉化效率還在不斷提升，鈣鈦礦材料由此受到市場廣泛的關注。

近日，美國普林斯頓大學的研究人員開發出了第一個具有商業可行性的鈣鈦礦太陽能電池，該設備可在超過行業標準的情況下運行大約30年，遠遠超過硅基太陽能電池20年壽命的門檻。

早期的鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）在2009—2012年間問世，那時只能持續幾分鐘。2017年的一項重要突破使其在室溫連續照明下工作了一年，而新設備能在類似實驗室條件下運行5年，這一紀錄突顯了PSC的耐用潛力。

該研究中，科學家們對不同材料進行了分層，以優化光吸收，同時保護最脆弱的區域不受照射。他們在兩個關鍵成分之間開發了一層超薄的“二維覆蓋層”：吸收鈣鈦礦層和由銅鹽及其他物質制成的荷電層。目標是防止鈣鈦礦半導體在幾周或幾個月內燒毀。

經過數十次排列、改變幾何結構中的微小細節及覆蓋層數，并嘗試了數十種材料組合，科學家們成功制備了新型鈣鈦礦太陽能。試驗結果顯示，新設備在平均溫度約為35℃且連續照明至少5年的情況下，可發揮出80％以上的峰值效率。

此外，該鈣鈦礦太陽能電池與傳統“硅型”太陽能電池比，成本、重量大大降低，便于安裝在建筑物和純電動汽車上，兼具成本與推廣優勢。隨著新型太陽能電池技術的推動，希望能將該設備擴展到現代生活中的更多領域。

原文標題?:?陳根：鈣鈦礦太陽能，或可超越硅極限