目前，幾乎所有商用太陽能電池都是由硅制成的。硅基電池只能將窄頻帶的光轉(zhuǎn)化為電能，超出或低于該范圍太多的光要么直接通過，要么作為熱量散失，這導(dǎo)致硅基電池的理論效率極限約為29.4%。
理論上，如果在硅層的頂部堆疊一種將其他頻段范圍的光轉(zhuǎn)化為電能的材料，這個極限可能會提高。鈣鈦礦就是非常適合的材料，因?yàn)樗朴谖战咏t外光譜的光。但事實(shí)證明，要高效利用它很困難，因?yàn)?ldquo;任性”的電子在轉(zhuǎn)化為電流之前就被重新吸收到晶體中了。
而現(xiàn)在，兩個研究小組找到了讓鈣鈦礦與硅適配，實(shí)現(xiàn)更高效率的方法。
瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院的Xin-Yu Chin和同事通過兩步法使硅和鈣鈦礦協(xié)同工作。他們先在硅基電池上涂一層緊密貼合的前體，然后再加入第二層化學(xué)品，使其與前體反應(yīng)形成鈣鈦礦，設(shè)備效率達(dá)31.2%。
Chin指出，這一過程減少了硅-鈣鈦礦界面的缺陷，從而增加了可用于產(chǎn)生電流的電子數(shù)量。
在另一項(xiàng)研究中，德國亥姆霍茲柏林材料與能源研究中心的Silvia Mariotti和同事將液態(tài)哌嗪二氫碘酸鹽注入鈣鈦礦層，也能減少“任性”的電子，效率達(dá)32.5%。
上述兩項(xiàng)研究近日發(fā)表于《科學(xué)》。
“效率驚人。”英國劍橋大學(xué)的Kyle Frohna說，然而這樣的效率實(shí)現(xiàn)僅限于比商業(yè)用途所需尺寸小得多的太陽能電池。
5月，英國鈣鈦礦太陽能電池公司牛津光伏證明了鈣鈦礦硅串聯(lián)電池可以大規(guī)模生產(chǎn)，盡管其效率為28.6%，略低于上述效率。
“如果能大規(guī)模生產(chǎn)這種產(chǎn)品就太棒了，唯一需要注意的是，要確保它們能夠穩(wěn)定、持續(xù)地產(chǎn)生電能。”Frohna說。
來源：中國科學(xué)報
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