我國科研團隊打破單結鈣鈦礦電池效率紀錄

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着白光。

“看，這片鈣鈦礦太陽能電池正在發電。”海南大學研究員榮耀光説，鈣鈦礦太陽能電池具有柔性、質輕等特點，在陰天等弱光條件下也能發電。不久前，經國家光伏產業計量測試中心認證，海南大學可再生能源光電材料與器件團隊自主研發的單結鈣鈦礦電池穩態光電轉換效率達27.32%，在較短時間內取得了第三代光伏技術領域的突破。

鈣鈦礦是什麼？鈣鈦礦不是一種礦物質，而是具有特定晶體結構材料的總稱，因最早發現於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化效率，能夠高效地將光能轉化為電能。

“鈣鈦礦的結構導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勢。簡單來説，在得到光照後，電子等載流子能在鈣鈦礦電池中‘跑’得更遠、更快，也就能輸出更多電流。”團隊成員郭靖博士説。

“目前，鈣鈦礦電池主要有單結和疊層兩種技術路線。”談及光電轉換效率27.32%的突破，榮耀光解釋，“這一數據在單結這條‘賽道’上破了紀錄，也為疊層‘賽道’上的科研機構提供了參考。”

在海南大學能源光電智能協同高通量實驗室內，棕黃色玻璃圍成的密閉艙中，機械手正移動器件、調整位置。“鈣鈦礦電池的製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’，放到塗布機中，再在基於塑料薄膜的導電基底上塗覆。相比傳統晶硅電池生產過程的高温熔融，這一過程耗能小、成本低，有機溶劑還能在內部循環使用。”榮耀光説。

鈣鈦礦配置成“墨水”後，便可以在多種材料上“作畫”。該團隊還設計了重量僅12克的電池模組等，以適應便攜電子設備、景觀建築等不同場景需要。

數值的小變化，可能帶來生活的大改變。根據測算，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，相較於效率25%的主流產品，應用同等面積的新成果，每年能多發電2億多千瓦時。目前，團隊正和材料專家合作，定製透紅光光譜的柔性半透明鈣鈦礦太陽能電池，接下來可用於水果大棚，智能調控棚內温度與光線，提升果實糖度。

“通過調整原料配比，鈣鈦礦可以呈現不一樣的顏色，能貼在建築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。”榮耀光説，團隊將利用鈣鈦礦電池柔性、質輕等特性探索更多應用場景，讓清潔能源技術為生活添彩。