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新鈣鈦礦電池 突破室內(nèi)光照條件下發(fā)電記錄
2025年08月13日 14:36:09
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點(diǎn)擊量：771
最近，英國倫敦大學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在太陽能電池材料上獲得了重要突破，開發(fā)出一種新型耐用的太陽能電池，并且這種新的電池在室內(nèi)光照條件下也有優(yōu)秀的表現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了室內(nèi)光照下光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄。
時(shí)至今日再提太陽能電池，想必大家已經(jīng)不再陌生，這種能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為電能的裝置已經(jīng)進(jìn)入到我們的生活中，并為綠色能源的發(fā)展貢獻(xiàn)著自己的一份力。
這一點(diǎn)也體現(xiàn)在了太陽能電池的市場規(guī)模上。目前，國際市場對太陽能電池的需求處于逐年增加的態(tài)勢，其發(fā)展呈現(xiàn)出較高的依賴性與持續(xù)性。根據(jù)相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，截至2024年，全球球光伏裝機(jī)容量從 2023 年的 1.6 TW 增至 2.2 TW 以上，新增并網(wǎng)光伏系統(tǒng)超 600 GW。同時(shí)，光伏發(fā)電量也達(dá)到了占全球電力消費(fèi)總量的 10%以上，是當(dāng)之無愧的為全球能源轉(zhuǎn)型核心支柱之一。
市場規(guī)模的擴(kuò)張又離不開太陽能電池技術(shù)的發(fā)展。然而，即便如此，現(xiàn)階段太陽能電池在材料、制造工藝、環(huán)境適應(yīng)性方面卻依舊存在缺陷。
像傳統(tǒng)硅晶片對太陽光的反射率高達(dá)30%，且60%的光線直接穿透晶體未被利用，導(dǎo)致理論效率上限僅約29%。盡管通過添加一氧化硅、二氧化鈦涂層及表面紋理處理，可將反射率降至3%，但波長限制(僅1100納米以上光可被吸收)仍導(dǎo)致實(shí)際效率不足20%。并且這類傳統(tǒng)太陽能電池受溫度影響明顯，在戶外運(yùn)行一段時(shí)間后電池性能會(huì)大幅度下降，溫度越高，衰退效果越明顯。
這些缺陷，一定程度上也限制了太陽能電池的應(yīng)用與發(fā)展。而就在最近，英國倫敦大學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的國際團(tuán)隊(duì)在太陽能電池材料上獲得了重要突破，開發(fā)出一種新型耐用的太陽能電池，并且這種新的電池在室內(nèi)光照條件下也有優(yōu)秀的表現(xiàn)，在實(shí)驗(yàn)中創(chuàng)造了室內(nèi)光照下光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄。
據(jù)悉，該電池采用了鈣鈦礦材料。鈣鈦礦材料對制造缺陷容忍度高，并且成分可被調(diào)控。基于這一點(diǎn)，研究團(tuán)隊(duì)優(yōu)化了其對室內(nèi)光源特定波長的吸收能力，使其在低光照條件下依然具備良好的能量轉(zhuǎn)換效率。
不僅如此，團(tuán)隊(duì)還進(jìn)一步解決了鈣鈦礦材料晶體結(jié)構(gòu)中存在被稱為“陷阱”的微觀缺陷，降低了使用過程中材料加速老化并導(dǎo)致器件性能迅速衰退的風(fēng)險(xiǎn)。根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果顯示，此次設(shè)計(jì)的新型鈣鈦礦光伏器件，在室內(nèi)光照條件下，光電轉(zhuǎn)換效率達(dá)到37.6%，相當(dāng)于同類商用產(chǎn)品的6倍。
而在長期穩(wěn)定性測試中，該電池在持續(xù)運(yùn)行100多天后仍保持其初始性能的92%；在更為嚴(yán)苛的條件下——55℃高溫及連續(xù)強(qiáng)光照射300小時(shí)后，新型電池仍維持76%的初始性能。預(yù)計(jì)使用壽命超過5年(此前同類鈣鈦礦電池的壽命通常只有數(shù)周或數(shù)月)。這些結(jié)果充分證明了該技術(shù)在實(shí)際應(yīng)用環(huán)境中的可靠性和耐久性，也展現(xiàn)出未來此類產(chǎn)品為鍵盤、遙控器、警報(bào)器和各類傳感器等小型電子設(shè)備供電的可行性。或許，隨著這種材料商業(yè)化的發(fā)展，傳統(tǒng)小型設(shè)備依賴電池的情況，也將收獲改變。
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