日本科學(xué)技術(shù)振興機(jī)構(gòu)（JST）與京都大學(xué)12月8日宣布，發(fā)現(xiàn)了可改善名為“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”的高效率太陽(yáng)能電池的不穩(wěn)定性，將電壓提高至理論極限的設(shè)計(jì)指針。

開發(fā)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的截面圖
由下而上依次為FTO透明電極層（負(fù)極）、TiO2致密層（電子輸送層）、鈣鈦礦層（發(fā)電層）、spiro-OMeTAD層（空穴輸送層）、金電極層（正極）（出處：JST）

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可通過印刷作為材料的溶液來輕松制作，作為能大幅降低制造成本的太陽(yáng)能電池備受期待。似已有了20％以上的轉(zhuǎn)換效率報(bào)告，其作為新一代太陽(yáng)能電池吸引著人們的目光。

不同粒徑（膜厚）的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的電流-電壓曲線（出處：JST）

但在不同的測(cè)量條件下，表示太陽(yáng)能電池性能的電流-電壓曲線（I-V曲線）會(huì)發(fā)生變化，所以無法定量解明發(fā)電特性與元件結(jié)構(gòu)的關(guān)系。

此次，在JST的“戰(zhàn)略性創(chuàng)造研究推進(jìn)事業(yè)”中，京都大學(xué)的研發(fā)小組制作了發(fā)電特性不易變化的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，查明了電流和電壓的損耗機(jī)制。據(jù)稱，以獲得的設(shè)計(jì)指針為基礎(chǔ)，有望實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)換效率逼近結(jié)晶硅型的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池。

研發(fā)小組利用轉(zhuǎn)換效率為19％以上的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池分析了發(fā)電機(jī)制發(fā)現(xiàn)，電流幾乎沒有發(fā)生轉(zhuǎn)換損耗。電壓則在捕獲承載電流的電荷載體的區(qū)域（阱區(qū)）存在電壓損耗。因此稱，如果能將阱區(qū)的密度降至一定水平以下，則電流的發(fā)生效率幾乎可達(dá)100％，電壓也能提高至理論極限。

研究中，制作了比較致密平滑的鈣鈦礦膜，實(shí)現(xiàn)了效率高、再現(xiàn)性良好的元件。另外，為了研究構(gòu)成發(fā)電層的鈣鈦礦結(jié)晶的粒徑對(duì)發(fā)電特性變化的影響，對(duì)負(fù)極采用TiO2致密膜，優(yōu)化了元件構(gòu)造。