五大極具潛力的太陽能技術突破

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太陽能光伏發電是全球綠色轉型的“生力軍”。盡管太陽能電池板已“飛入尋常百姓家”，但它們并非盡善盡美。為此，科學家還在孜孜不倦探索新技術，力求使其更高效、更可靠。美國thecooldown網站在近日的報道中，列出了研究人員今年取得的五大極具發展潛力的太陽能創新技術突破。

(資料圖片僅供參考)

鈣鈦礦電池：穩定耐用性增加

鈣鈦礦太陽能電池，曾被《科學》雜志評為2013年十大突破之一，更被視為下一代光伏技術的璀璨明星，其受關注程度與日俱增。

鈣鈦礦是一組與礦物質鈣鈦氧化物擁有相同原子排列(晶體結構)的材料，在太陽能電池中展現出獨特的潛力。相比傳統硅基太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池不僅成本更低，而且更加柔韌。它還能制成透光、半透明的光伏組件，廣泛應用到建筑窗戶上。但鈣鈦礦也有一個致命缺陷：在自然狀態下，它會很快降解。

今年1月傳來喜訊，美國密歇根大學團隊發現，通過“修復缺陷”，即向鈣鈦礦電池中添加各種分子，會顯著提升鈣鈦礦太陽能電池板的穩定性和耐用性。相關論文發表于《物質》雜志。

這一突破的關鍵在于巧妙使用添加劑，以抵消鈣鈦礦晶體結構內阻礙電子運動并加速降解的缺陷，研究團隊對不同尺寸、重量和配置的添加劑進行了深入評估，以探究它們對鈣鈦礦太陽能電池耐用性的影響。結果顯示，質量較大的分子在預防缺陷形成方面表現更佳，且分子越寬，效果越顯著。研究團隊表示，這一創新有望大幅降低太陽能電池板的成本。

印制電池：規模生產能效高

今年3月，英國劍橋大學、澳大利亞聯邦科學與工業研究組織(CSIRO)等機構科學家組成的國際團隊經多年研究，創下卷對卷印制鈣鈦礦太陽能電池光電轉化效率新紀錄，相關論文發表于《自然·通訊》雜志。

研究負責人之一、CSIRO首席研究科學家度晶·瓦克博士認為，傳統硅基太陽能電池板既堅硬又笨重，印制太陽能電池能效高、成本低。但在保持太陽能電池光電轉化效率的同時擴大生產規模，一直是印制太陽能電池技術的“攔路虎”，此前問世的印制柔性太陽能電池板的光電轉化效率僅1%—2%。他們借助全新卷對卷印制技術，得到的柔性太陽能電池實現了高達15.5%的創紀錄能源轉化效率。

研究團隊表示，這些電池非常輕便且柔韌，便于攜帶，有望在城市建設、國防、太空和個人電子產品等領域“大顯身手”。

有機電池：可穿戴設備“好搭檔”

隨著可穿戴設備逐漸融入人們日常生活，從智能手環到健康監測設備，再到未來可能出現的各種新奇產品，不斷推動著人們生活方式的變革。但如火如荼的繁華背后，電源問題一直是制約可穿戴設備發展的關鍵因素之一，一種有機太陽能電池似乎提供了新的解決方案。

今年年初，韓國科學技術院科學家在《焦耳》雜志刊發論文稱，他們研發出一種新型有機聚合物材料，具有很高的光伏特性，能像橡膠一樣拉伸。在這種聚合物的基礎上，他們研制出一款可拉伸的有機太陽能電池。新電池的最大特點是，即使拉伸超過其原始狀態40%，光電轉換效率依然能夠保持19%，使其成為服裝或可穿戴設備的“好搭檔”。

研究團隊表示，該電池還具有出色的耐用性和穩定性，能長時間為可穿戴設備提供穩定可靠的電力支持。由于電池采用了有機材料，在生產和使用過程中產生的環境污染較小，具有環保優勢。

串聯電池：光電轉化率提升

目前的太陽能電池板大部分是單層，且大部分光電轉化效率已經超過20%。中國科技大學陳濤教授等人今年3月在《能源材料與器件》雜志刊發論文指出，他們的一項新研究表明，串聯(雙層)太陽能電池也能具有很好的光電轉化效率。

他們研制出的電池頂層由鈣鈦礦制成，底層由硒化銻制成，整個電池實現了20.58%的光電轉換效率。硒化銻是一種極好的無機吸光材料，毒性相對較低。

陳濤表示，硒化銻的高穩定性為制備串聯太陽能電池提供了極大便利，它與多種不同類型的頂部電池材料配對，都可能獲得良好效果。

美國可再生能源實驗室指出，2009年，串聯太陽能電池的光電轉化效率僅3%，目前已20%以上。有不少科學家正在開發疊層太陽能電池，測試其他底層材料，以提升其效率。

電池板：最大限度吸收陽光

當其他科學家致力于尋找提高太陽能電池光電轉化效率的新方法時，英國劍橋卡文迪什實驗室和阿姆斯特丹AMOLF公司的科學家另辟蹊徑。

今年3月份，他們在《焦耳》雜志刊發論文稱，可以通過讓太陽能電池板更適應周圍環境，來提高其光電轉化效率。具體途徑包括讓太陽能電池板彎曲、折疊或半透明，以便更好地融入周圍環境。此外，研究人員還建議對太陽能捕獲裝置進行圖案化處理，以最大限度地吸收陽光。

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