研究人員發現用于太陽能電池的新型無鉛鈣鈦礦材料

一類稱為鈣鈦礦的材料已經出現，成為制造廉價且高效太陽能電池的有希望的替代硅的材料。但是就他們的全部諾言而言，鈣鈦礦并非沒有缺點。大多數都含有劇毒的鉛，并且包括有機材料，這些材料在暴露于環境時不穩定。

現在，布朗大學和內布拉斯加州大學林肯分校(UNL)的一組研究人員提出了一種新的鈦基材料，用于制造無鉛無機鈣鈦礦太陽能電池。在發表在《焦耳》雜志(Cell的新的以能量為中心的姊妹雜志)上的一篇論文中，研究人員表明，這種材料可以成為一種很好的候選材料，特別是對于制造串聯太陽能電池而言-將鈣鈦礦電池放置在硅藻土的頂部。硅或另一種成熟的材料來提高整體效率。

新論文的資深作者尼丁·帕迪特(Nitin Padture)說，“鈦是一種豐富，堅固且具有生物相容性的元素，直到現在，鈣鈦礦研究一直被人們忽略。”分子和納米級創新研究所。“我們證明了可以使用鈦基材料制造鈣鈦礦薄膜，并且該材料具有可調諧的太陽能應用良好的性能。”

2009年，人們對鈣鈦礦產生了興趣，該鈣鈦礦是一類具有特定晶體結構的材料，可用于清潔能源，當時人們發現它們能夠將陽光轉化為電能。首批鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率僅為約4%，但迅速飆升至近23%，可與傳統硅電池媲美。鈣鈦礦具有一些吸引人的優勢。與硅電池相比，它們的制造成本可能更低，并且它們可以部分透明，從而啟用諸如發電的窗戶之類的新技術。

Padture說：“鈣鈦礦研究的主要方向之一是擺脫鉛基材料，找到無毒且更穩定的新材料。” “通過計算機模擬，我們在UNL的理論家合作者預測，一類具有銫，鈦和鹵素成分(溴或/和碘)的鈣鈦礦是不錯的選擇。下一步是使用這種材料實際制造太陽能電池，并測試其屬性，這就是我們在這里所做的。”

該團隊制作的半透明鈣鈦礦薄膜的帶隙為1.8電子伏特，能隙是材料能吸收的光子能級的量度，被認為是串聯太陽能應用的理想選擇。研究人員說，這種材料的轉換效率為3.3%，遠低于鉛基電池的轉換效率，但這是全新材料的良好開端。