OIST能源材料和表面科學部門的新型鈣鈦礦太陽能電池足夠小
利用來自太陽能的能量， 從太陽系中心釋放巨大的能量， 是實現可持續能源供應的關鍵目標之一。
使用稱為太陽能電池的電子設備可以將光能直接轉換成電力。 迄今為止， 大多數太陽能電池都是由矽製成的， 這種材料非常擅長吸收光線。 但矽面板的生產成本很高。
科學家一直在研究一種由鈣鈦礦結構製成的替代品。 真正的鈣鈦礦是地球上發現的一種礦物質， 由特定分子排列的鈣， 鈦和氧組成。 具有相同晶體結構的材料被稱為鈣鈦礦結構。
鈣鈦礦結構作為太陽能電池的集光活性層很有效， 因為它們有效吸收光線， 但比矽便宜得多。 它們也可以使用相對簡單的設備集成到設備中。 例如， 它們可以溶解在溶劑中， 並直接噴塗到基材上。
由鈣鈦礦結構製成的材料可能潛在地革新太陽能電池器件，
沖繩理工大學研究生院（OIST）能源材料與表面科學研究所由齊亞平教授領導， 開發出採用新型鈣鈦礦材料的器件， 該材料穩定， 高效， 生產成本相對較低， 鋪平了道路用於未來太陽能電池的使用。 他們的工作最近發表在Advanced Energy Materials上。 博士後賈良博士和劉宗豪博士對這項工作做出了重大貢獻。
這種材料有幾個關鍵特徵。 首先， 它是完全無機的 - 這是一個重要的轉變， 因為有機組分通常不耐熱並且在加熱下降解。 由於太陽能電池在陽光下會變得非常熱， 所以熱穩定性至關重要。 研究人員用無機材料代替有機部分，
“曝光300小時後， 太陽能電池幾乎沒有變化， ”論文作者Zonghao Liu博士說。
然而， 全無機鈣鈦礦太陽能電池的光吸收比有機 - 無機雜化物低。 這是第二個特徵出現的地方：OIST的研究人員用錳來摻雜他們的新電池， 以改善其性能。 錳改變了材料的晶體結構， 提高了其捕光能力。
“就像當你在菜中添加鹽來改變它的味道一樣， 當我們添加錳時， 它會改變太陽能電池的特性， ”劉說。
第三， 在這些太陽能電池中， 在太陽能電池和外部電線之間傳輸電流的電極由碳製成， 而不是通常的金製成。 這種電極顯著更便宜並且更容易生產， 部分原因是它們可以直接印刷到太陽能電池上。 另一方面， 製造金電極需要高溫和專業設備，
在鈣鈦礦太陽能電池變得像矽太陽能電池一樣具有商業可行性之前， 仍有許多挑戰需要克服。 例如， 雖然鈣鈦礦太陽能電池可以維持一年或兩年， 但矽太陽能電池可以工作20年。
齊和他的同事們繼續研究這些新型電池的效率和耐久性， 並且正在開發以商業規模製造這些電池的過程。 鑒於自2009年第一顆鈣鈦礦太陽能電池被報導以來， 該技術發展的速度有多快， 這些新電池的未來看起來非常光明。