日本國立研究開發(fā)法人物質(zhì)材料研究機構(gòu)（NIMS）5月1日宣布，“鈣鈦礦太陽能電池”的能源轉(zhuǎn)換效率記錄全球首次得到了國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)的認(rèn)可，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15％。這是以光伏發(fā)電材料小組組長韓禮元為首的研發(fā)小組取得的成果。
“鈣鈦礦太陽能電池”是光吸收材料采用鹵化物類有機-無機鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）半導(dǎo)體的太陽能發(fā)電元件，自2009年首次作為太陽能電池材料公開以來，轉(zhuǎn)換效率迅速提高，作為新一代太陽能電池受到了全球的關(guān)注。由于可以在基板和薄膜上涂布制造，利用印刷技術(shù)量產(chǎn)，蘊含著能較以往的太陽能電池大幅降低制造成本的可能性。
產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光伏發(fā)電研究中心評估及標(biāo)準(zhǔn)小組測量的鈣鈦礦太陽能電池的電流-電壓特性（出處：日本物質(zhì)材料研究機構(gòu)）
此前報道過的鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率，基本都是以小面積電池單元（約0.1cm2）獲得的數(shù)值。以前有過轉(zhuǎn)換效率20.1％（單元面積為0.0955cm2）的報告，但由于單元面積較小，測量的誤差大，而且測量方法也未公開。基于可靠數(shù)據(jù)的鈣鈦礦太陽能電池發(fā)展，獲得國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)公認(rèn)的能源轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)務(wù)之急。
NIMS的研發(fā)小組通過改良發(fā)電層使用的鈣鈦礦的涂布方法，控制了表面的凹凸，提高了轉(zhuǎn)換效率及其再現(xiàn)性。另外，電荷（載流子）輸送層的材料以前吸濕性較高，會很快導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低，因此新開發(fā)了吸濕性低、載流子遷移率高的材料，成功改善了穩(wěn)定性。基于這些成果，將太陽能電池單元的面積擴大到了1cm見方以上，并通過改良元件的制作方法，使鈣鈦礦太陽能電池全球首次在國際標(biāo)準(zhǔn)測試機構(gòu)（產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光伏發(fā)電研究中心評估標(biāo)準(zhǔn)小組）實現(xiàn)了15％的公認(rèn)轉(zhuǎn)換效率。
NIMS表示，今后將以該成果為基礎(chǔ)，開發(fā)性能更高的載流子運輸材料，并通過控制鈣鈦礦太陽能電池的界面，實現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。
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