鈣鈦礦電池：電池儲能新方向

鈣鈦礦是一種具有特殊晶體結構的半導體，非常適合用于太陽能電池技術。鈣鈦礦太陽能電池是一種新型的光伏電池，由染料敏化電池演化而來，指采用鈣鈦礦材料作為吸光層材料的電池。鈣鈦礦太陽能電池可在室溫下制造，使用的能源比硅少得多，因此生產成本更低，更可持續。

作為新一代太陽能電池，鈣鈦礦電池工作原理與傳統太陽能電池并無不同。它的典型結構有5層。兩個電極分別位于最外層，由外向內挨著電極的是空穴傳輸層和電子傳輸層，而鈣鈦礦層則居于最中間。當太陽光照在鈣鈦礦電池上，太陽光光子能量大于帶隙時，鈣鈦礦層吸收光子產生“電子—空穴對”。電子傳輸層將分離出來的電子傳輸到負極上；空穴傳輸層則將與電子分離的空穴傳輸到正極上，進一步在外電路形成電荷定向移動，從而產生電流，實現光能向電能的轉換。

從長遠來看，鈣鈦礦可在室溫下制造，其制造可避免燃燒大量的化石燃料。但新技術的開發并不意味著鈣鈦礦型太陽能電池將在很大程度上取代硅設備，而是對舊技術的補充，從而使太陽能電池板更便宜、更高效、更耐用，并將太陽能擴展到現代生活中更多新領域。

2022年10月28日，國家發展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發布關于促進光伏產業鏈健康發展有關事項的通知。通知指出，落實相關規劃部署，突破高效晶體硅電池、高效鈣鈦礦電池等低成本產業化技術，推動光伏發電降本增效，促進高質量發展。推動高效環保型及耐候性光伏功能材料技術研發應用，提高光伏組件壽命。

中國科學院院士、教授、博士生導師李永舫表示，最近十幾年鈣鈦礦太陽電池發展迅速，其實驗室效率從過去的1%發展到了現在的25.7%左右，大面積制備的效率也已經超過了15%。相比硅太陽電池，鈣鈦礦電池厚度僅有幾百個納米，更輕薄、成本更低。

科普中國

中國科協科普部

新華網

聯合出品