結合硅鈣鈦礦技術 太陽能電池轉換效率躍升至 27.2%

太陽能技術日新月異，光電轉換效率紀錄每隔幾周又會再翻新，象是最近英國太陽能公司OxfordPV便透過鈣鈦礦-硅晶太陽能技術，將效率提高至27.2%。

硅晶太陽能為當前產業首選技術，便宜、高效又穩定的優點讓太陽光電成為最受歡迎的再生能源，但以目前已大規模商業化的技術而言，其轉換效率預期很難超過25%，因此科學家一直在尋找另一個太陽能明日之星。

鈣鈦礦則是太陽能范疇后起之秀，光電轉換效率在9年內增加到可與硅晶太陽能媲美的22%，近年來科學家更為了尋求沖破與新材料，紛紛將鈣鈦礦與硅晶太陽能相結合，讓原本處于市場競爭關系的太陽能電池材料握手言和，打造新型太陽能電池。

英國OxfordPV便以此技術成功研發出1cm2大小的高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，該效率除了獲得德國Fraunhofer太陽能系統研究所（ISE）認證，也沖破單一接面式（SingleJunction）硅晶太陽能電池26.7％的紀錄。

該公司并不期待能將單一太陽能材料效率最大化，反而利用鈣鈦礦與硅晶電池各自優缺點與不同能隙特性，試圖將鈣鈦礦-硅晶太陽能電池轉換效率躍升至30%以上。

理論上，由于鈣鈦礦與硅晶材料能隙寬度不一，兩者光吸收范圍并不會疊加，因此可各司其職：鈣鈦礦負責吸收綠光、藍光并轉換為電能，硅則用于吸收紅光與近紅外光，但實際往往沒那么簡單，能隙疊加效應（bandgapoverlapeffect）仍將底層硅晶太陽能電池的效率砍半，大大影響整體太陽能效率。

為研發出高效率鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，該公司結合轉換效率達17%與22%的鈣鈦礦與硅晶太陽能電池，但由于能隙疊加效應，最終轉換效率比預期少11%左右。

不過與一般硅晶與鈣鈦礦電池相比，轉換效率27.2%已算是產業大沖破。OxfordPV目前也正努力在德國加工156mmx156mm商業尺寸鈣鈦礦-硅晶太陽能電池，并試圖出售其概念。

OxfordPV執行長FrankAverdung指出，公司目前最大挑戰不是在提升轉換效率，而是要穩定其性能。由甲基氨基碘化鉛（MAPbI3）制成的鈣鈦礦遇到濕度會有衰退問題。該公司盼能逐一沖破，并希望可在2019年投入探測，并于2020年推生產品。

OxfordPV并非世界第一個研發鈣鈦礦-硅晶太陽能電池團隊，2018年2月美國布朗大學與內布拉斯加大學林肯分校（UNL）已如火如荼研發該技術，還想研發出不含鉛的鈣鈦礦電池；瑞士洛桑聯邦理工學院（EPFL）與瑞士電子和微技術中心（CSEM）組成的團隊也在本月中旬將該類型電池轉換效率提高到25.2%，或許業界與研究院將來達30%效率指日可待。

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