太陽能技術(shù)的進步可謂日新月異，光電轉(zhuǎn)換效率紀錄幾乎每隔幾周就會翻新。比如最近英國太陽能公司OxfordPV便將鈣鈦礦-硅晶太陽能技術(shù)的效率提高至27.2%。

硅晶太陽能為當前產(chǎn)業(yè)首選技術(shù)，便宜、高效又穩(wěn)定的優(yōu)勢讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源，但以目前已大規(guī)模商業(yè)化的技術(shù)而言，其轉(zhuǎn)換效率預(yù)期很難超過25%，因此科學(xué)家一直在尋找另一個太陽能明日之星。

鈣鈦礦則是太陽能領(lǐng)域后起之后，光電轉(zhuǎn)換效率在9年內(nèi)新增到可與硅晶太陽能媲美的22%。

近年來，科學(xué)家更為了尋求突破與新材料，紛紛將鈣鈦礦與硅晶太陽能相結(jié)合，讓原本處于市場競爭關(guān)系的太陽光電材料握手言和，成為新型太陽能電池。

英國OxfordPV便以此技術(shù)成功研發(fā)出1平方公分大小的高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，該效率除了獲得德國Fraunhofer太陽能系統(tǒng)研究所（ISE）認證，也突破了單一接面式（SingleJunction）硅晶太陽能電池26.7%的紀錄。

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該公司并不期望能將單一太陽能材料效率最大化，反而利用鈣鈦礦與硅晶電池各自優(yōu)缺點與不同能隙特性，拼將鈣鈦礦-硅晶太陽能電池轉(zhuǎn)換效率躍升至30%以上。

理論上，由于鈣鈦礦與硅晶材料能隙寬度不一，兩者光吸收范圍并不會重疊，因此可各司其職：鈣鈦礦負責(zé)吸收綠光、藍光并轉(zhuǎn)換為電能，矽則用于吸收紅光與近紅外光。

但現(xiàn)實往往沒那么簡單，能隙重疊效應(yīng)（bandgapoverlapeffect）仍將底層硅晶太陽能電池的效率砍半，大大影響整體太陽能效率。

為研發(fā)出高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，該公司結(jié)合轉(zhuǎn)換效率達17%與22%的鈣鈦礦與硅晶太陽能電池，但由于能隙重疊效應(yīng)，最終轉(zhuǎn)換效率比預(yù)期少了11%左右。

不過，與一般硅晶與鈣鈦礦電池相比，轉(zhuǎn)換效率27.2%已算是產(chǎn)業(yè)大突破。OxfordPV目前也正努力在德國生產(chǎn)156mm×156mm商業(yè)尺寸鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，并試圖出售其概念。

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OxfordPVCEOFrankAverdung指出，公司目前的最大挑戰(zhàn)不是在提升轉(zhuǎn)換效率，而是要穩(wěn)定其性能。由甲基氨基碘化鉛（MAPbI3）制成的鈣鈦礦遇到濕度會有衰退問題，該公司希望能逐一突破，并希望在2019年投入測試，于2020年推出產(chǎn)品。

OxfordPV并非前列個研發(fā)鈣鈦礦-硅晶太陽能電池的團隊。

2018年二月，美國布朗大學(xué)與內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（UNL）已如火如荼研發(fā)該技術(shù)，還希望研發(fā)出不含鉛的鈣鈦礦電池。

瑞士洛桑聯(lián)邦理工學(xué)院（EPFL）與瑞士電子和微技術(shù)中心（CSEM）組成的團隊，也在近期將該類型電池轉(zhuǎn)換效率提高到25.2%。

或許，鈣鈦礦-硅晶太陽能電池效率達30%，已指日可待。（來源|科技新報）