每當我告訴人們我使用太陽能電池時，我都會被問到兩個相同的問題：它們是否會變得非常便宜？ 你能幫我個忙嗎？ 雖然第二個問題的答案是否定的，但第一個問題的答案更為積極。 與此同時，太陽能電池板價格暴漲，提高了將光轉化為能源的效率。
與此同時，化石燃料成本繼續上升，未來幾年我們將達到成本重疊的程度 - 一些數據顯示 這可能已經發生了。 問題不在於太陽能是否可以取代化石燃料作為生產能源的最便宜的手段，而是何時。
雖然這為太陽能行業提供了巨大的推動力，但今天太陽能行業的主要興奮點是由於一種新型材料被稱為 鈣鈦礦。 結合更多主流材料的一些最佳品質，它已被證明非常靈活 - 以至於謝菲爾德大學的研究人員已經將鈣鈦礦太陽能電池製成噴塗液體。 什麼是鈣鈦礦，它周圍的嗡嗡聲是什麼？
太陽能電池是太陽能電池闆對光線作出反應的組成部分，它是由眾所周知的 光伏材料。 當光照射到這些材料上時，電子被釋放以穿過材料。 通過仔細設計這些太陽能電池的結構，這些電子可以被收集到電流中。 這個過程提供了太陽能電池板的神奇特性 - 陽光照射和電力輸出。
太陽能電池板內部
從廣義上講，太陽能電池可以分為兩個不同的組 - 基於無機光伏材料，如矽或矽 碲化鎘，以及基於特定有機化合物的那些，如 PCDTBT。 兩者各有利弊。
這些無機材料已經在工業上得到了很好的建立，能夠以高於20％的效率將光轉換為電能，並創造出超過25年壽命的太陽能電池板。 缺點是所需的原材料，特別是矽材料，可能很昂貴。
有機太陽能電池基於潛在的低成本材料，甚至可以用液體溶液製造，這使得它們生產非常快速且便宜。 然而，即使在實驗室規模上，有機太陽能電池仍難以實現超過10％的效率。 更重要的是，有機化合物在光照下逐漸分解，通常將面板壽命縮短到數月或數周而不是數年。 因此，這些有機材料很少被用於生產太陽能電池板，因為沒有人喜歡每六個月必須爬上屋頂更換它們的想法。 理想情況下，我們希望太陽能電池具有無機材料的性能和長期穩定性，並且具有超低成本的有機材料。
進入鈣鈦礦
在過去的幾年裡，太陽能研究已經見證了一種非凡的新型材料的出現 鈣鈦礦。 這是一種雜化的有機 - 無機材料，基本上是附著有無機元素的有機化合物。 鈣鈦礦是指特定類型的晶體結構，其在某些礦物中天然存在。 這些雜化化合物具有這種晶體結構，但也是有機氨和甲基的無機碘化鉛或氯化鉛分子的複雜組合。
究其原因，這些材料周圍的熱鬧是他們已經開發出了驚人的坦白率。 以前，每當一種新材料被發現，它已採取了一些10-20多年的研究，以達到甚至10％的效率率。 鈣鈦礦型太陽能電池只出現2012，但已經主頻高達的轉換 超過19％效率。 在太陽能研究中，這種快速發展的速度是前所未有的。
作為混合材料，與無機材料一樣具有良好的效率，鈣鈦礦還可以利用有機太陽能材料作為液體溶液的應用能力。 這就是謝菲爾德大學的David Lidzey教授所利用的，將鈣鈦礦作為液體塗層噴塗到基材上。 這允許太陽能電池以高產量和低成本製造。
鈣鈦礦的未來
這是否意味著今後所有的太陽能電池將根據鈣鈦礦？ 它遠遠言之過早。 雖然他們有很多好處仍有待克服許多重大挑戰。
關於材料中鉛含量的潛在環境影響存在一些問題（儘管正在開展工作以消除對鉛的需求）以及如何輕鬆地將生產規模擴大到有用的商業規模。 與有機太陽能電池一樣，它們的長期穩定性也非常值得懷疑，它們對水分特別敏感 - 幾滴水可以完全破壞材料。
因此，建造能夠在戶外存活數十年的鈣鈦礦太陽能電池板模塊很可能還有一段距離 - 實際上並不能保證甚至可能。 但可以肯定的是，鈣鈦礦太陽能電池的潛力是驚人的，如果材料的承諾能夠實現，它可以徹底改變太陽能的能力。
關於作者
Jon Major是利物浦大學的研究員。 他的研究興趣包括薄膜，光伏，半導體和透明導體。
披露聲明： 
Jon Major隸屬於國家SUPERGEN'超級極'研究聯盟。
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