我國科研團隊打破單結(jié)鈣鈦礦電池效率紀(jì)錄
來源：人民網(wǎng) 時間：2025-08-12 14:12
拿在手上，輕如紙片；稍加用力拉扯彎曲，黑色薄膜安然無恙，上面的小燈珠依然亮著白光。
“看，這片鈣鈦礦太陽能電池正在發(fā)電。”海南大學(xué)研究員榮耀光說，鈣鈦礦太陽能電池具有柔性、質(zhì)輕等特點，在陰天等弱光條件下也能發(fā)電。不久前，經(jīng)國家光伏產(chǎn)業(yè)計量測試中心認(rèn)證，海南大學(xué)可再生能源光電材料與器件團隊自主研發(fā)的單結(jié)鈣鈦礦電池穩(wěn)態(tài)光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)27.32%，在較短時間內(nèi)取得了第三代光伏技術(shù)領(lǐng)域的突破。
鈣鈦礦是什么？鈣鈦礦不是一種礦物質(zhì)，而是具有特定晶體結(jié)構(gòu)材料的總稱，因最早發(fā)現(xiàn)于鈣鈦礦石中的鈦酸鈣化合物而得名。鈣鈦礦對可見光有非常高的吸收和轉(zhuǎn)化效率，能夠高效地將光能轉(zhuǎn)化為電能。
“鈣鈦礦的結(jié)構(gòu)導(dǎo)致它具備較長的載流子擴散長度、較高的載流子遷移率等優(yōu)勢。簡單來說，在得到光照后，電子等載流子能在鈣鈦礦電池中‘跑’得更遠(yuǎn)、更快，也就能輸出更多電流。”團隊成員郭靖博士說。
“目前，鈣鈦礦電池主要有單結(jié)和疊層兩種技術(shù)路線。”談及光電轉(zhuǎn)換效率27.32%的突破，榮耀光解釋，“這一數(shù)據(jù)在單結(jié)這條‘賽道’上破了紀(jì)錄，也為疊層‘賽道’上的科研機構(gòu)提供了參考。”
在海南大學(xué)能源光電智能協(xié)同高通量實驗室內(nèi)，棕黃色玻璃圍成的密閉艙中，機械手正移動器件、調(diào)整位置。“鈣鈦礦電池的制備過程和印刷報紙類似。用有機溶劑把鈣鈦礦固體粉末配成‘墨水’，放到涂布機中，再在基于塑料薄膜的導(dǎo)電基底上涂覆。相比傳統(tǒng)晶硅電池生產(chǎn)過程的高溫熔融，這一過程耗能小、成本低，有機溶劑還能在內(nèi)部循環(huán)使用。”榮耀光說。
鈣鈦礦配置成“墨水”后，便可以在多種材料上“作畫”。該團隊還設(shè)計了重量僅12克的電池模組等，以適應(yīng)便攜電子設(shè)備、景觀建筑等不同場景需要。
數(shù)值的小變化，可能帶來生活的大改變。根據(jù)測算，全國光伏平均效率提升1%，度電成本可降低5%至7%。海南在建的漁光互補項目中，相較于效率25%的主流產(chǎn)品，應(yīng)用同等面積的新成果，每年能多發(fā)電2億多千瓦時。目前，團隊正和材料專家合作，定制透紅光光譜的柔性半透明鈣鈦礦太陽能電池，接下來可用于水果大棚，智能調(diào)控棚內(nèi)溫度與光線，提升果實糖度。
“通過調(diào)整原料配比，鈣鈦礦可以呈現(xiàn)不一樣的顏色，能貼在建筑外立面上給家電供能，也能附在防曬衣上給手機充電，美觀又實用。”榮耀光說，團隊將利用鈣鈦礦電池柔性、質(zhì)輕等特性探索更多應(yīng)用場景，讓清潔能源技術(shù)為生活添彩。（董澤揚）
責(zé)任編輯：閆弘旭
