由日本、中國和瑞士研究人員組成的一個科研小組最近在美國《科學(xué)》雜志上報告說，他們借助薄膜摻雜技術(shù)，制造出一種面積為1平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池，其公證效率為15%，是當前國際公證的鈣鈦礦電池最高效率。

與傳統(tǒng)的晶體硅太陽能電池相比，鈣鈦礦太陽能電池成本較低，更容易生產(chǎn)，而且近年來其光電轉(zhuǎn)換效率獲得較大提升，所以是目前最有可能實現(xiàn)低成本產(chǎn)業(yè)化以替代化石能源的太陽能電池。美國《科學(xué)》雜志甚至把它評為2013年的十大科學(xué)突破之一。

盡管鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展迅速，但存在難以在較大面積的基底上沉積超薄薄膜而不產(chǎn)生孔洞等缺陷，很難大面積制備。此前報道的高效率結(jié)果大多是基于面積為0.1平方厘米的電池器件。而在光伏領(lǐng)域，標準的太陽能電池效率測定需要電池面積至少在1平方厘米以上。

在新研究中，日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)、上海交通大學(xué)、華中科技大學(xué)與瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工大學(xué)等機構(gòu)的研究人員借助常見的半導(dǎo)體工藝摻雜技術(shù)，給鈣鈦礦電池的無機界面層氧化鎳薄膜重摻雜鋰與鎂，將其導(dǎo)電性提高了10倍左右。

研究主要負責人、日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)光伏材料組組長韓禮元解釋說，由于導(dǎo)電性提高，他們可以增加重摻雜氧化鎳薄膜厚度而不減損電池效率，從而大大降低了該薄膜的孔洞密度等缺陷，最終制備出面積為1平方厘米的高效率鈣鈦礦太陽能電池。

研究人員還在日本標準光伏測量實驗室對他們制備的鈣鈦礦太陽能電池進行了效率公證，公證效率為15%，被收錄于2015年第46期《太陽能電池效率表》。

薄膜太陽能電池可分為三代：第一代為非晶硅薄膜電池，最高效率為13.6%;第二代為無機化合物薄膜太陽能電池，如銅銦鎵硒電池效率達到21.7%;第三代電池仍處于研發(fā)階段，包括染料敏化太陽能電池(效率達11.9%)、有機薄膜太陽能電池(效率達11.5%)和鈣鈦礦太陽能電池等。

韓禮元說：“我們認證的鈣鈦礦電池效率(15%)已經(jīng)遠高于同一代的染料敏化太陽能電池和有機薄膜太陽能電池。盡管與單晶硅(25.6%)和多晶硅(20.8%)太陽能電池的效率還存在一定差距，我們相信鈣鈦礦電池的效率將很快突破20%，甚至在不遠的將來超過25%。”