2018 年 04 月 18 日 作者 EnergyTrend
鈣鈦礦電池是近年來進步飛快的太陽能技術，已從 2009 年的 3.81% 提升到可與晶矽電池競爭的 22%，不過當前高效率鈣鈦礦電池大多含有有毒物質鉛，導致鈣鈦礦太陽能難以推廣，因此找出替代材料為各廠與研究單位研發重點。
如今科學家離無鉛鈣鈦礦太陽能電池目標又更進一步了，瑞典林雪坪大學（LiU）與新加坡南洋理工大學（NTU）日前成功研發出無鉛雙鈣鈦礦電池薄膜，且具有良好的光電特性。
該團隊目標以一價（monovalent）與三價金屬來代替二價金屬鉛，並製造出擁有密集堆積晶體的雙鈣鈦礦單層薄膜，這類薄膜可當作太陽能電池中的活性層（active layer），吸收太陽光並轉換成載流子。NTU 資深講師 Feng Gao 指出，這些載流子在材料中有較長的擴散長度（diffusion lengths），為太陽能電池的必要條件。
不過該太陽能電池的轉換效率目前著實不高，只有 1%，但團隊並沒有氣餒，Feng Gao 表示，「團隊已經邁出第一步，還找出製造活性層的方法，我們已經找出許多方法來提高效率。」
研究員目前已計算出超過 4,000 種雙鈣鈦礦電池材料組合方式，未來將使用理論計算（theoretical calculation）逐步確定最佳組合，團隊也希望之後可將無鉛雙鈣鈦礦薄膜電池從琥珀色變成深色系，讓電池可以吸收更多光。
兩校結合將有助於雙鈣鈦礦電池研發，Feng Gao 表示，NTU 團隊是光物理（photophysics）專家，LiU 則是擅長材料科學和元件物理，透過不同專業領域相輔相成。
現在已有不少研究單位正在研發無鉛鈣鈦礦太陽能，例如美國布朗大學與內布拉斯加大學林肯分校（UNL）便利用電腦模擬，認為一種含銫、鈦和鹵素成分（溴或碘）的鈣鈦礦電池是個良好候選材料，目前正火如荼測試中。該團隊還希望可將鈣鈦礦電池與矽晶電池結合，製作出「串聯」太陽能電池，藉由設計多層、不同能隙的材料來提升光電轉換效率。
（本文由 EnergyTrend 授權轉載；圖片來源：Linköping University）
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