能直能彎的太陽能電池——鈣鈦礦太陽能電池
2020-10-25 央視科教
太陽能，是地球上生命最主要的能量來源。用光能轉化為電能的太陽能電池技術已經發展了70多年。然而，由於技術的種種局限性，傳統的太陽能電池還無法真正替代化石能源。一種新型材料鈦鈣礦的出現，讓太陽能電池的研究取得了新的突破，這種新材料到底是什麼？它做成的新型太陽能電池相比傳統的，到底有什麼不同呢？
什麼是太陽能電池
說到太陽能電池的工作原理，就得提一下光電效應。光電效應是上個世紀傑出的物理學家愛因斯坦發現的。太陽能電池就是將太陽光轉化為電能的裝置。
如今太陽能電池對於我們來說並不陌生，也許您坐在家裡的時候，您家的屋頂就有太陽能電池在供電，馬路上的路燈、共享單車、小朋友們的電動玩具、甚至是我國的嫦娥4號登月探測器上，其實都帶著太陽能電池。
這些地方用的太陽能電池都屬於同一類，那就是以矽為原料的傳統太陽能電池。
用矽來製造太陽能電池，需要上千度的溫度，以及真空的環境，同時原材料的成本也不低。科學家一直希望把原材料的成本，以及製造的成本進一步降低，這也是人們想要更進一步發展新型太陽能電池的動力。
什麼是新型太陽能電池
為了克服晶體矽太陽能電池的缺點，一種新型太陽能電池出現了，這就是目前國際研究最熱門的鈣鈦礦太陽能電池。
鈣鈦礦是1839年一位德國礦物學家，在俄羅斯烏拉爾山脈發現的。隨著研究深入，科學家發現鈦酸鈣具有一種特殊的晶體結構，為了命名的方便，於是就把這一類具有同樣晶體結構的物質，都叫做鈣鈦礦。
鈣鈦礦太陽能電池裡頭並沒有鈣和鈦，而是一些具有鈣鈦礦結構的材料。人們發現用鈣鈦礦類材料製造的太陽能電池有著很多意想不到的優點。
新型太陽能電池的優點
這個新型太陽能電池可以做得非常薄。只需要一根頭髮絲百分之一的厚度，就可以做成太陽能電池。同時這個材料對光的吸收能力非常強。它只用一微米左右的厚度，就可以吸收近100%的太陽光譜中可見光的能量。
矽材料太陽能電池的加工需要1000攝氏度以上的高溫，還需要高真空環境。而鈣鈦礦電池的製造只需要一臺類似於印刷機的設備，在100攝氏度的溫度下，就能夠加工製造。
新型太陽能電池的不足
早期研究發現，鈣鈦礦太陽能電池只能維持幾分鐘的壽命。現在隨著研究的深入，它的壽命已經提高到幾千個小時。然而還是不夠長。
新型太陽能電池的未來
鈣鈦礦太陽能電池具有能直能彎的特點，將它印刷在衣服上，可以讓人們的衣服變成一塊巨大的太陽能電池。
除此之外也可以塗抹在建築物表面，因為鈣鈦礦太陽能電池可以做成半透明的，甚至可以做成彩色的，印在窗戶上，既能發電又能透光還好看，一舉數得。
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透視新科技
《新型太陽能電視》
播出時間：10月25日 19:31
監製 / 閆東 主編 /劉銘 黃麗君
編輯 / 張蘭 楊力 劉凌玲（實習）
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鈣鈦礦太陽能電池優缺點
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鈣鈦礦太陽能電池何以成為第三代太陽能電池?
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鈣鈦礦太陽能電池結構及原理
雖然現在每年光伏產業產能的90%以上都來自晶矽電池，但是由於鈣鈦礦太陽能電池的優良特性眾多，越來越多的人對它青睞有加，源源不斷的人力、物力都投入到了相關研究當中，鈣鈦礦太陽能電池巨大的魅力也逐漸展現在了人們面前。有趣的是，鈣鈦礦太陽能電池中並沒有鈣元素，也沒有鈦元素。其實，它得名於其中的吸光層材料：一種鈣鈦礦型物質。 -
鈣鈦礦太陽能電池研究進展總結
2.2 高穩定性鈣鈦礦太陽能電池 由於鈣鈦礦中的有機金屬滷化物受溼度和光照的影響較大，在自然條件下易分解，會造成電池效率的快速衰減甚至失效。因此，為了實現生產具有成本效益的鈣鈦礦太陽能電池目標，製備高穩定性的鈣鈦礦太陽能電池也成為該領域未來的必然趨勢。為了解決鈣鈦礦型太陽能電池的穩定性問題，研究人員嘗試尋找其他合適的傳輸層材料來改善電池穩定性。 -
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鈣鈦礦太陽能電池的機遇與挑戰
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鈣鈦礦太陽能電池穩定性及發展前景
鈣鈦礦太陽能電池，科學家們在最新研究中發現，一種鈣鈦礦結構的有機太陽能電池的轉化效率或可高達22.1%，為目前市場上太陽能電池轉化效率的2倍，能大幅降低太陽能電池的使用成本。 儘管研究團隊還沒有演示以新材料為原料製造的高效太陽能電池，此項研究已成為此前諸多研究強有力的補充，證明了擁有獨特晶體結構的鈣鈦礦有望改變太陽能產業的面貌。當前市場上佔主流的太陽能電池以矽和碲化鎘為材料，達到目前的轉化效率歷時10多年;而鈣鈦礦只花了短短4年時間的研究，有鑑於此，即使業界保守人士也對鈣鈦礦非常看好。 -
鈣鈦礦太陽能電池研究進展
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對鈣鈦礦太陽能電池的初步認知與了解
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碘化銅可讓鈣鈦礦太陽能電池更便宜
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