中國粉體網(wǎng)訊  美國布朗大學(xué)與內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（UNL）組成的團隊也致力于提升鈣鈦礦電池的性能,，更找到取代有毒物質(zhì)──“鉛”的材料,。

做為最受歡迎的再生能源產(chǎn)業(yè)，太陽能領(lǐng)域競爭非常激烈,，目前市占率最高的太陽能電池為多晶硅與單晶硅等硅晶電池,，但長江后浪推前浪，新興的鈣鈦礦電池正虎視眈眈盯著市占第一的寶座,。美國布朗大學(xué)與內(nèi)布拉斯加大學(xué)林肯分校（UNL）組成的團隊也致力于提升鈣鈦礦電池的性能,，更找到取代有毒物質(zhì)──“鉛”的材料。

鈣鈦礦電池具有便宜,、制程容易的優(yōu)點,，光電轉(zhuǎn)換效率也從2009年的3.81%，提升至可與硅晶電池比擬的22%,，近期的研究更提升到26%,，然而鈣鈦礦電池中的鉛物質(zhì)具有毒性,，可能會對生物與環(huán)境產(chǎn)生危害，因此化學(xué)材料學(xué)家紛紛尋找如何替代鉛或是解毒的方式,。

布朗大學(xué)電機教授Nitin Padture表示,，“目前鈣鈦礦的研究重點之一為尋找可替代鉛、無毒且穩(wěn)定的材料,，我們則利用電腦模擬,，認(rèn)為一種含銫、鈦和鹵素成分（溴或碘）的鈣鈦礦電池是個良好的候選材料,，而目前我們正在測試它的屬性,。”

與其直接將鈣鈦礦電池取代硅晶電池,，該團隊試圖將兩者合二為一,，制作出“串聯(lián)”太陽能電池。在電池設(shè)計中,，鈣鈦礦薄膜位于硅層的上方,，由于鈣鈦礦是半透明材質(zhì)，能讓一些光穿透至下方的硅層,，兩者合作可將更多光轉(zhuǎn)換成電能,。

鈣鈦礦與硅晶電池各有各的優(yōu)缺點，研究團隊希望可借由設(shè)計多層,、不同能隙的材料來提升光電轉(zhuǎn)換效率,，Padture表示，目前還不打算取代現(xiàn)有的硅晶技術(shù),，但團隊正在努力提高它的性能,，如果可以能搶先制造出穩(wěn)定的無鉛串疊型電池，那就會是未來的贏家,，而這種新材料看起來非常不錯,。

研究人員制造出1.8伏特的寬能隙鈦─鈣鈦礦薄膜，該薄膜可以吸收更高能量的光子,，其他光子則由底下的矽層吸收,。雖然目前光電效率僅3.3%，遠(yuǎn)低于硅晶電池或是其他鈣鈦礦電池,，但研究人員表示,，此為首次嘗試的新材料，目前還有許多改進的空間,。

美國斯坦福大學(xué)材料科學(xué)與工程教授Michael McGehee今年（2018）初也提出了類似的電池設(shè)計,，根據(jù)他的研究，串疊型電池的效率比一般的硅電池高10%，這可能是鈣鈦礦材料攻入市場的方式之一,。

這也不是研究人員第一次尋找鉛的替代材料,，但該團隊表示這項鈦含量多，也更加防生銹,，并且提供的電壓比其他材料還要多,。在其他無鉛的材料實驗中，開路電壓（Open-circuit voltage）通常僅0.6伏特,，而錫金屬則會遇到生銹的問題,。

開路電壓為電池在無負(fù)載的情況下，電池正負(fù)極之間的電壓,。Padture表示,，此電壓通常用來評估太陽能電池材料的潛力，一開始就有如此高的電壓,，未來應(yīng)該滿有前途的,。