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新鈣鈦礦電池 突破室內(nèi)光照條件下發(fā)電記錄
2025年08月13日 14:36:09
來源：化工儀器網(wǎng) 作者：小王 點擊量：644
最近，英國倫敦大學學院領導的國際團隊在太陽能電池材料上獲得了重要突破，開發(fā)出一種新型耐用的太陽能電池，并且這種新的電池在室內(nèi)光照條件下也有優(yōu)秀的表現(xiàn)，在實驗中創(chuàng)造了室內(nèi)光照下光電轉(zhuǎn)換效率新紀錄。
時至今日再提太陽能電池，想必大家已經(jīng)不再陌生，這種能夠?qū)⑻柟廪D(zhuǎn)化為電能的裝置已經(jīng)進入到我們的生活中，并為綠色能源的發(fā)展貢獻著自己的一份力。
這一點也體現(xiàn)在了太陽能電池的市場規(guī)模上。目前，國際市場對太陽能電池的需求處于逐年增加的態(tài)勢，其發(fā)展呈現(xiàn)出較高的依賴性與持續(xù)性。根據(jù)相關數(shù)據(jù)顯示，截至2024年，全球球光伏裝機容量從 2023 年的 1.6 TW 增至 2.2 TW 以上，新增并網(wǎng)光伏系統(tǒng)超 600 GW。同時，光伏發(fā)電量也達到了占全球電力消費總量的 10%以上，是當之無愧的為全球能源轉(zhuǎn)型核心支柱之一。
市場規(guī)模的擴張又離不開太陽能電池技術的發(fā)展。然而，即便如此，現(xiàn)階段太陽能電池在材料、制造工藝、環(huán)境適應性方面卻依舊存在缺陷。
像傳統(tǒng)硅晶片對太陽光的反射率高達30%，且60%的光線直接穿透晶體未被利用，導致理論效率上限僅約29%。盡管通過添加一氧化硅、二氧化鈦涂層及表面紋理處理，可將反射率降至3%，但波長限制(僅1100納米以上光可被吸收)仍導致實際效率不足20%。并且這類傳統(tǒng)太陽能電池受溫度影響明顯，在戶外運行一段時間后電池性能會大幅度下降，溫度越高，衰退效果越明顯。
這些缺陷，一定程度上也限制了太陽能電池的應用與發(fā)展。而就在最近，英國倫敦大學學院領導的國際團隊在太陽能電池材料上獲得了重要突破，開發(fā)出一種新型耐用的太陽能電池，并且這種新的電池在室內(nèi)光照條件下也有優(yōu)秀的表現(xiàn)，在實驗中創(chuàng)造了室內(nèi)光照下光電轉(zhuǎn)換效率新紀錄。
據(jù)悉，該電池采用了鈣鈦礦材料。鈣鈦礦材料對制造缺陷容忍度高，并且成分可被調(diào)控。基于這一點，研究團隊優(yōu)化了其對室內(nèi)光源特定波長的吸收能力，使其在低光照條件下依然具備良好的能量轉(zhuǎn)換效率。
不僅如此，團隊還進一步解決了鈣鈦礦材料晶體結(jié)構中存在被稱為“陷阱”的微觀缺陷，降低了使用過程中材料加速老化并導致器件性能迅速衰退的風險。根據(jù)實驗結(jié)果顯示，此次設計的新型鈣鈦礦光伏器件，在室內(nèi)光照條件下，光電轉(zhuǎn)換效率達到37.6%，相當于同類商用產(chǎn)品的6倍。
而在長期穩(wěn)定性測試中，該電池在持續(xù)運行100多天后仍保持其初始性能的92%；在更為嚴苛的條件下——55℃高溫及連續(xù)強光照射300小時后，新型電池仍維持76%的初始性能。預計使用壽命超過5年(此前同類鈣鈦礦電池的壽命通常只有數(shù)周或數(shù)月)。這些結(jié)果充分證明了該技術在實際應用環(huán)境中的可靠性和耐久性，也展現(xiàn)出未來此類產(chǎn)品為鍵盤、遙控器、警報器和各類傳感器等小型電子設備供電的可行性?；蛟S，隨著這種材料商業(yè)化的發(fā)展，傳統(tǒng)小型設備依賴電池的情況，也將收獲改變。
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