全鈣鈦礦串疊型太陽能創新紀錄

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原文：轉換效率、開路電壓表現驚人，全鈣鈦礦串疊型太陽能創新紀錄

作者 Daisy Chuang | 發布日期 2022年11月17日 14：19

除了轉換效率，開路電壓跟短路電流也是太陽能電池的重要參數，數值愈高表示太陽能電池發電量就愈高，現在加拿大科學家研發的全鈣鈦礦串疊型太陽能電池，不僅有著26.3%高轉換效率，電壓也創新高。

鈣鈦礦電池能有效吸收並轉換陽光成電力，還有更輕、更薄、更靈活，製造也相對容易，加拿大多倫多大學跟美國西北大學、托萊多大學團隊透過兩種不同的鈣鈦礦，用兩種鈣鈦礦層吸收不同波長的光、加上特殊的表面處理，打造全新的全鈣鈦礦串疊型太陽能電池。

在效率方面，鈣鈦礦轉換效率10年內快速上升，從2009年的不到4%，2021年增加到超過25%，現在表現可以跟當今熱能的矽晶太陽能媲美，鈣鈦礦電池也能跟矽晶太陽能電池串疊，最近學界也突破30%的效率里程碑。

團隊藉由調整材料的厚度和化學成分，能夠吸收不同的太陽光譜，主要作者Chongwen Li表示，在設計中，最上層的鈣鈦礦層有更寬的能隙，可以吸收紫外線以及一些可見光，下面那一層的能隙比較窄，能吸收更多紅外，因此可以吸收比矽晶太陽能更多的日照。

尺寸1平方公分的新型太陽能電池最高效率為27.4%，創下同類太陽能電池的紀錄，不過在美國國家再生能源（NREL）則表現出26.3%的效率，比目前的冠軍低0.1%，開路電壓則是創新高達2.19電子伏特，是所有全鈣鈦礦串疊太陽能電池中最高的。

這主要是因為團隊調整鈣鈦礦吸光層和電子傳輸層，團隊發現由於鈣鈦礦表面的電場不一致，有些電子會「走錯路」到電路中，因此團隊添加了一層薄薄的1,3-丙二銨（PDA）塗層平衡表面電荷。

新電池的穩定性表現也不錯，在連續運行500小時後仍保持初始效率的86%。團隊表示，將來目標是要讓電池更穩定、增加電流和擴大電池尺寸，提高太陽能電池的效率。