基於雙鈣鈦礦的高質量太陽能電池薄膜

無鉛雙鈣鈦礦太陽能電池（位於前方且顏色為黃色）與鉛基設備（位於後方且顏色為黑色）的對比圖。 下一步是將雙鈣鈦礦的顏色調整為黑色，以便它們可以吸收更多光線以獲得高效的太陽能電池。（圖片由林雪平大學提供）

人們沿著從無鉛鈣鈦礦製造太陽能電池的道路邁出了一步。瑞典林雪平大學和新加坡南洋理工大學合作開發了基於雙鈣鈦礦的高質量薄膜，這種薄膜具有很好的光電特性。

世界各地的研究小組已經認識到鈣鈦礦作為開發廉價，環保和高效太陽能電池最有前景的材料之一的潛力。在短短几年內，電源轉換效率從幾個百分點提高到了22％以上。然而，目前可用於太陽能電池的鈣鈦礦含鉛，而LiU的高級講師Feng Gao於2017年秋季被任命為瓦倫堡學院研究員，來開發無鉛雙鈣鈦礦，其中單價金屬和三價金屬取代二價鉛。

在LiU生物分子和有機電子部實驗室，博士後研究人員Weihua Ning和Feng Wang成功製造了具有雙層鈣鈦礦密集結晶的單層薄膜。這些薄膜的質量非常高，可用作太陽能電池中的活性層，在太陽能電池中吸收陽光併產生電荷載流子。

「我們在新加坡南洋理工大學的同事已經證明，電荷載體在材料中表現出長的擴散長度，如果材料適合太陽能電池的應用，這是必要的。」Feng Gao說。

太陽能電池的功率轉換效率仍然很低 - 只有約1％的陽光能量被轉換為電能 - 但Feng Gao和Weihua Ning都不擔心。

「不，我們已經邁出了第一步，並開發出了一種製造活性層的方法。」 Feng Gao說，「我們對如何在不久的將來提高效率提出了一些好的想法。」

研究人員已經計算出超過4000種不同的材料組合可以形成雙鈣鈦礦。他們還將使用理論計算來確定最適合用於太陽能電池的組合。

雙鈣鈦礦研究的這一突破也是林雪平大學和南洋理工大學材料科學與納米科學/技術聯合博士項目研究教育的成果。

該論文是關於南大 - 利大聯合博士項目的討論的副產品，兩位博士生，一個來自南大，另一個來自利大，他們都被招募來參與這個項目，這是該項目的一個很好的開端。 」台大教授Tze Chien Sum教授說。

「我們互相配合得非常好，由南大理學院Sum Tze ChienSum教授領導的小組成員們都是光物理學方面的專家，而我們是材料科學和器件物理學方面的專家。」 Feng Gao說。

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