上周在《科學(xué)》雜志上，來(lái)自拉斯阿拉莫斯國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們揭示了一種新的技術(shù)，該技術(shù)基于溶液熱鑄造法，可以用大尺寸鈣鈦礦晶體來(lái)高效生長(zhǎng)可量產(chǎn)的太陽(yáng)能電池。

“這些鈣鈦礦晶體可以提供很有前景的路線，用來(lái)發(fā)展低成本、基于太陽(yáng)能的潔凈能源解決方案，來(lái)為未來(lái)提供能源。”領(lǐng)導(dǎo)此項(xiàng)目的科學(xué)家Aditya Mohite說(shuō)道。

太陽(yáng)能光電板的最新制造工藝使用的是高純度、大尺寸、晶片尺寸的單晶半導(dǎo)體，而該半導(dǎo)體是由工藝精良的高溫晶體生長(zhǎng)過(guò)程制造出來(lái)，這種半導(dǎo)體被視為高效太陽(yáng)能技術(shù)的未來(lái)。太陽(yáng)能電池由有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦組成，可以提供接近硅材料的效率，但是鈣鈦礦材料仍然有一些限制他們被多樣化用于商業(yè)應(yīng)用的缺陷，這點(diǎn)一直為人所詬病。拉斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室成功地彌補(bǔ)了這一弊端。

研究者們使用含大晶體顆粒的鈣鈦礦材料制備平面太陽(yáng)能電池，并達(dá)到了18%的光電轉(zhuǎn)化效率，這是目前報(bào)道的鈣鈦礦基光能轉(zhuǎn)化器件中的最高效率。這些電池證明了小型電池的可變性，由此制造出的太陽(yáng)能電池沒(méi)有出現(xiàn)光電滯后反應(yīng)，而光電滯后反應(yīng)正是限制鈣鈦礦器件穩(wěn)定運(yùn)行的瓶頸問(wèn)題所在。

“表征和模擬可以提高性能并減低大尺寸缺陷，提高大晶粒鈣鈦礦材料的電荷載流移動(dòng)性，”Aditya Mohite說(shuō)道，“我們已經(jīng)證明了這些鈣鈦礦晶體的質(zhì)量與觀測(cè)到的高質(zhì)量硅和砷化鎵半導(dǎo)體處于同等水平。”

研究者們預(yù)測(cè)他們的此項(xiàng)晶體生長(zhǎng)技術(shù)將會(huì)引領(lǐng)該領(lǐng)域，走向晶片尺寸鈣鈦礦晶體合成，這對(duì)于制造高效率太陽(yáng)能電池，以及應(yīng)用于其他通過(guò)溶液制造的被多分散性、缺陷和晶界再組合所限制的材料薄膜是很有必要的。