作者：加藤伸一
來(lái)源：日經(jīng)bp社
原標(biāo)題：改善鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的不穩(wěn)定性，轉(zhuǎn)換效率有望實(shí)現(xiàn)與結(jié)晶硅型相當(dāng)


　　日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）與京都大學(xué)12月8日宣布，發(fā)現(xiàn)了可改善名為“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”的高效率太陽(yáng)能電池的不穩(wěn)定性，將電壓提高至理論極限的設(shè)計(jì)指針。


　　由下而上依次為FTO透明電極層（負(fù)極）、TiO2致密層（電子輸送層）、鈣鈦礦層（發(fā)電層）、spiro-OMeTAD層（空穴輸送層）、金電極層（正極）（出處：JST）
　　鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可通過(guò)印刷作為材料的溶液來(lái)輕松制作，作為能大幅降低制造成本的太陽(yáng)能電池備受期待。似已有了20％以上的轉(zhuǎn)換效率報(bào)告，作為新一代太陽(yáng)能電池吸引著人們的目光。

　　但因測(cè)量條件的不同，表示太陽(yáng)能電池性能的電流-電壓曲線（I-V曲線）會(huì)發(fā)生變化，所以無(wú)法定量解明發(fā)電特性與元件結(jié)構(gòu)的關(guān)系。
　　此次，在JST的“戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)”中，京都大學(xué)的研發(fā)小組制作了發(fā)電特性不易變化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，查明了電流和電壓的損耗機(jī)制。據(jù)稱，以獲得的設(shè)計(jì)指針為基礎(chǔ)，有望實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換效率逼近結(jié)晶硅型的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。
　　研發(fā)小組利用轉(zhuǎn)換效率為19％以上的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池分析了發(fā)電機(jī)制發(fā)現(xiàn)，電流幾乎沒(méi)有發(fā)生轉(zhuǎn)換損耗。電壓則在捕獲承載電流的電荷載體的區(qū)域（阱區(qū)）存在電壓損耗。因此稱，如果能將阱區(qū)的密度降至一定水平以下，則電流的發(fā)生效率幾乎可達(dá)100％，電壓也能提高至理論極限。
　　研究中，制作了比較致密平滑的鈣鈦礦膜，實(shí)現(xiàn)了效率高、再現(xiàn)性良好的元件。另外，為了研究構(gòu)成發(fā)電層的鈣鈦礦結(jié)晶的粒徑對(duì)發(fā)電特性變化的影響，對(duì)負(fù)極采用TiO2致密膜，優(yōu)化了元件構(gòu)造。
　　鈣鈦礦結(jié)晶的粒徑越大，短路電流密度（JSC）、開(kāi)路電壓（VOC）和填充因子（FF）的值也越大，能源轉(zhuǎn)換效率在粒徑為最大的500nm時(shí)，達(dá)到了全球最高水平的19.4％。


作者：加藤伸一 來(lái)源：日經(jīng)bp社 責(zé)任編輯：wutongyufg