鈣鈦礦躋身高效太陽能吸收材料家族
- 發佈時間：2015-02-25 01:31:36 來源：科技日報 責任編輯：羅伯特
科技日報多倫多2月22日電 （記者馮衛東）鈣鈦礦對可見光的吸收非常好，但其完美的單晶結構從未被徹底研究過。據最新一期《科學》雜誌報道，加拿大工程師利用新技術生長出大塊的鈣鈦礦純晶體，從而為開發出更便宜、更高效的太陽能電池和發光二極體打下了基礎。
由多倫多大學電子與電腦科學系著名教授泰德·薩金特領導的科研團隊，使用基於鐳射的組合技術對鈣鈦礦晶體的所選屬性進行了測量。通過跟蹤材料中電子的快速運動，研究人員確定了電子的擴散距離及移動性。擴散距離指的是電子在不受困于材料缺陷的情況下能跑多遠，流動性則是指電子在材料中能跑多快。
研究人員表示，此項工作確定了鈣鈦礦材料捕獲太陽能的終極能力，從而使競逐光電轉換新記錄的賽程中又增加了一名新成員。近年來，鈣鈦礦材料已確認的光電轉換效率飆升至略高於20％，開始接近現今商用級硅基太陽能電池板的性能。鋻於其可由液態化學前體簡易製造，鈣鈦礦材料擁有進一步降低太陽能電力成本的極大潛力。
該項研究有望對綠色能源産生明顯影響，甚至創造出新的光源。將鈣鈦礦晶體製造的太陽能板視為一個奇特玻璃板坯：光照射到晶體表面被吸收，然後激發材料中的電子，電子將很容易地穿過晶體到達其下側的電子觸面形成電流。而按照相反的順序，給板坯通電注入電子則能釋放出光能。這種高效電光轉換裝置意味著鈣鈦礦材料或能打開一個高效節能發光二極體的新領域。
與此同時，薩金特團隊另外一項研究重點是提高奈米工程太陽能吸收粒子——膠體量子點的性能。薩金特表示，鈣鈦礦材料長于採集可見光，量子點則優於吸收紅外光，這些材料在捕獲全光譜太陽能方面具有極強的互補性，將互補性捕光材料組合在一起，或能極大地提高光電性能。
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