財聯(lián)社上海12月27日訊（編輯 黃君芝）在所有將國家能源供應轉(zhuǎn)換為可再生能源的努力中，太陽能仍然只占美國發(fā)電量的不到3%。部分原因是生產(chǎn)太陽能電池的成本相對較高。
降低生產(chǎn)成本的一種方法是尋找一種比硅便宜、性能能與之相媲美的太陽能電池材料。為了實現(xiàn)這一目標，一些工程師將注意力集中在鹵化物鈣鈦礦上，這是一種人造材料，具有立方體狀的晶體。
從理論上講，鈣鈦礦太陽能電池可以用比硅成本更低、更容易獲得的原材料制造，它們還可以使用更少的能源和更簡單的制造過程來生產(chǎn)。但到目前為止，一個“絆腳石”是鈣鈦礦暴露在光和熱下會分解，這對于從太陽能中產(chǎn)生能量的設備來說尤其成問題。
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現(xiàn)在，由美國加州大學洛杉磯分校領導的一項國際研究合作開發(fā)出了一種能在太陽能電池中使用鈣鈦礦的方法，同時保護鈣鈦礦不受外界條件的影響。他們的研究成果已于近期發(fā)表在了《自然材料》雜志上。
具體而言，科學家們直接向鈣鈦礦中添加了少量的離子（即帶電原子）——一種叫做釹的金屬。他們發(fā)現(xiàn)，增強后的鈣鈦礦不僅在暴露于光和熱時更加耐用，而且還能更有效地將光轉(zhuǎn)化為電能。
研究人員說，“可再生能源至關重要。鈣鈦礦將是一個游戲規(guī)則的改變者，因為它可以以硅的方式進行大規(guī)模生產(chǎn)，而且我們已經(jīng)確定了一種添加劑，將使這種材料變得更好。”
研究人員解釋稱，釹通常被用于麥克風、揚聲器、激光器和裝飾玻璃。它的離子大小正好可以嵌在立方鈣鈦礦晶體中，而且它們帶有三個正電荷，科學家們假設這將有助于將帶負電的離子固定在原位。
他們在每10000個鈣鈦礦分子中加入了大約8個釹離子，然后測試了該材料在太陽能電池中的性能。在最大功率下工作并在連續(xù)光照下超過1000小時，使用增強型鈣鈦礦的太陽能電池保持了約93%的光轉(zhuǎn)換效率。相比之下，使用標準鈣鈦礦的太陽能電池在相同的條件下經(jīng)過300小時后失去了一半的電力轉(zhuǎn)換效率。
此外，研究小組還在沒有任何設備取電的情況下對太陽能電池進行了連續(xù)照射，這加速了鈣鈦礦的降解。一個使用含釹鈣鈦礦的設備在超過2000小時后保留了84%的電力轉(zhuǎn)換效率，而另一個使用標準鈣鈦礦的設備在該時間后直接無法使用。
最后，為了測試這種材料承受高溫的能力，研究人員將帶有這兩種材料的太陽能電池加熱到大約180華氏度。使用增強型鈣鈦礦的太陽能電池在超過2000小時后保持了約86%的效率，而標準的鈣鈦礦裝置則在這段時間內(nèi)完全失去了將光轉(zhuǎn)化為電能的能力。
研究人員最后指出，這一進展可以幫助鈣鈦礦太陽能電池在未來兩到三年內(nèi)進入市場。
