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(jié)構(gòu)的半導(dǎo)體，非常適合用于太陽能電池技術(shù)。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(chǎn)成本更低，更可持續(xù)。

作為新一代太陽能電池，鈣鈦礦電池工作原理與傳統(tǒng)太陽能電池并無不同。它的典型結(jié)構(gòu)有5層。兩個電極分別位于最外層，由外向內(nèi)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(dāng)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(chǎn)生“電子—空穴對”。電子傳輸層將分離出來的電子傳輸?shù)截摌O上；空穴傳輸層則將與電子分離的空穴傳輸?shù)秸龢O上，進一步在外電路形成電荷定向移動，從而產(chǎn)生電流，實現(xiàn)光能向電能的轉(zhuǎn)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(shù)的開發(fā)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(shè)備，而是對舊技術(shù)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(xiàn)代生活中更多新領(lǐng)域。

2022年10月28日，國家發(fā)展改革委辦公廳、國家能源局綜合司發(fā)布關(guān)于促進光伏產(chǎn)業(yè)鏈健康發(fā)展有關(guān)事項的通知。通知指出，落實相關(guān)規(guī)劃部署，突破高效晶體硅電池、高效鈣鈦礦電池等低成本產(chǎn)業(yè)化技術(shù)，推動光伏發(fā)電降本增效，促進高質(zhì)量發(fā)展。推動高效環(huán)保型及耐候性光伏功能材料技術(shù)研發(fā)應(yīng)用，提高光伏組件壽命。

中國科學(xué)院院士、教授、博士生導(dǎo)師李永舫表示，最近十幾年鈣鈦礦太陽電池發(fā)展迅速，其實驗室效率從過去的1%發(fā)展到了現(xiàn)在的25.7%左右，大面積制備的效率也已經(jīng)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。

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