給陽光“保鮮” 我國層狀鈣鈦礦太陽能電池研究獲沖破

倘若想把食物保存得更久，我們往往會把它做成罐頭，其實陽光也可以。

從上個世紀開始，科學家就開始研究陽光罐頭太陽能電池及其相關技術以期更好地利用太陽能。但直至今日，各類保鮮技術仍舊還在探索之中。前不久，西北工業大學黃維院士團隊在《自然光子學》發文，報道了高效穩定層狀鈣鈦礦太陽能電池的最新沖破性進展。

26歲的晁凌鋒是這一成果的第一作者之一。他告訴記者，要把陽光變成陽光罐頭，第一步是要把陽光轉換成能夠儲存的狀態電。晁凌鋒解釋，太陽能電池的工作原理是一邊接收陽光的能量一邊將其轉換成電能，然后電能會被輸送到儲存裝置中，供后續使用，因此太陽能電池可以看成是一個光-電轉換器。這種奇妙的轉換器有不少種類，他們研究的，是目前被學術界看好的層狀鈣鈦礦太陽能電池。

黃維院士團隊的成員之一，南京工業大學教授陳永華是晁凌鋒的導師，他告訴記者，層狀鈣鈦礦電池三維結構看起來有點像魔方，此次研究的緊要創新點在于，通過加強層狀分子間的作用力，新增了電池的穩定性，在光照下繼續工作1000個小時，電池的光電轉化性能衰減低于15%。

從以往的層狀鈣鈦礦電池成果來看，一般繼續工作500到800個小時，性能就會衰減15%甚至更多。晁凌鋒解釋，相比之下，此次的成果有效新增了這類太陽能電池的穩定性，延長了它的工作時間，處于世界領先水平。

穩定性有那么緊要嗎?陳永華說，要做好太陽能電池，許多問題有待沖破，穩定性是其中一個很緊要的方面，總不能準許電池很快就罷工了，壽命問題一定要考慮。他比喻道，往日層狀鈣鈦礦材料太陽能電池的每一層之間的分子是靠在一起，這種不太緊密的作用力難以對抗水、熱以及紫外光等的侵蝕，使層狀鈣鈦礦電池很容易分析罷工;而他們這次想方法讓分子緊緊地抱在了一起，從而加強了分子間的作用力，繼而新增了電池的穩定性。這項成果讓此類太陽能電池距離真正投入使用又邁進了一步。陳永華說。

然而，取得這項成果的過程是相當蜿蜒的。我從研究生一年級就開展了相關研究，直到研究生卒業成果都還沒有發表。現正在西北工業大學讀博士一年級的晁凌鋒告訴記者：真是一直在失敗，惟有一次成功。

去年夏天來臨之前，是他最崩潰的時候。我們的研究成果要送到北京的我國計量院做第三方驗證才能發表。明明在試驗室里測得都很成功，但到了北京就是測不出來了。晁凌鋒了解，世界上還有很多優秀的課題組在攻關這個穩定性的問題，倘若自己的成果不能最先發表，就會失去價值。問題出在了測試設備的連接環節，為知道決這個問題，在3個月的時間里，他往北京跑了多次，兩度推翻重建測試連接設計，但一直走不出科學的迷宮，同時我還在準備六月份的研究生卒業論文答辯。

比這一切更讓他難以接受的是，夏天就要來了。層狀鈣鈦礦材料本身怕熱，這意味著，倘若不趕在夏天之前做完測實驗證，成果的最好性能指標將大打折扣，他們將失去與國際團隊競爭的籌碼。

雖然，我覺得陳永華老師也已經崩潰了，但他一直鼓勵我們，半夜12點多還來試驗室和我們交流。最后，在一天夜里，他們走出了迷宮，最后通過了第三方驗證。

和夏天賽跑的晁凌鋒，終于在這個春天奪得了獲勝果實。這一成果的發表不僅是對他意義重大，他說：我看到了這項研究對世界能源范疇的價值，所以才會一直堅持。登上頂級期刊之后，他還在持續進行相關研究，我們不僅希望大家認可這項研究，更希望通過這項成果激勵更多人投身太陽能范疇，這樣我們的將來才會更好。

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