世界最高效大面積鈣鈦礦太陽能電池
華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家實(shí)驗(yàn)室陳煒副教授在訪問日本國(guó)立物質(zhì)與材料研究院（NIMS）期間，在鈣鈦礦薄膜太陽能電池研究領(lǐng)域取得重要進(jìn)展。
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原標(biāo)題：世界最高效 - 大面積鈣鈦礦太陽能電池
2015年是中國(guó)學(xué)術(shù)圈群星璀璨、捷報(bào)頻傳的一年：既有屠呦呦榮獲本土第一個(gè)諾貝爾科學(xué)獎(jiǎng)的驚艷，又有王貽芳大亞灣中微子振蕩摘取基礎(chǔ)物理突破大獎(jiǎng)的欣喜；既有施一公解析剪接體三維結(jié)構(gòu)所帶來的期許，也有古脊椎動(dòng)物與古人類研究所湖南道縣發(fā)現(xiàn)47枚8至12萬年人類牙齒化石所給予的啟迪。
更讓人振奮的是，在2015年，中國(guó)學(xué)術(shù)圈也涌現(xiàn)出一大批杰出的青年科學(xué)家，像一顆顆耀眼的新星，冉冉升起，做出令人炫目的成績(jī)：既有大面積鈣鈦礦太陽能電池的世界紀(jì)錄，也有硫化氫高溫超導(dǎo)體的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)，既有人類胚胎基因編輯的首次成功，也有外爾費(fèi)米子的開創(chuàng)性發(fā)現(xiàn)，高水平的科研成果呈井噴之狀。
為促進(jìn)青年學(xué)者的交流、合作、創(chuàng)新與進(jìn)步，并推動(dòng)科學(xué)技術(shù)的宣傳、普及、傳播與轉(zhuǎn)化，我們?cè)谡髑蟾黝I(lǐng)域?qū)＜覍W(xué)者意見的基礎(chǔ)上，從2015年做出突出成績(jī)、有高顯示度科研成果的青年才俊中，遴選出30位具有代表性的科技新星，作為“2015年中國(guó)十大新銳科技人物”候選人，并陸續(xù)介紹他們的卓越成就。首先，讓我們來領(lǐng)略陳煒教授的科技成果——國(guó)際最高效率大面積鈣鈦礦太陽能電池。
太陽能取之不盡、用之不絕，規(guī)�；们鍧崱⒖稍偕奶柲軐�(duì)于優(yōu)化能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)、減少環(huán)境污染和全球溫室效應(yīng)的意義十分重大。現(xiàn)在已經(jīng)市場(chǎng)化的光伏技術(shù)包括第一代晶體硅太陽能電池、第二代CIGS、CdTe薄膜太陽能電池，盡管每年以30%的速度高速成長(zhǎng)，但其總裝機(jī)發(fā)電量仍不足全球總能耗的1%。尋找新一代更廉價(jià)、更高效的光伏技術(shù)是太陽能利用的一個(gè)永恒命題，關(guān)系到未來太陽能在多大程度上取代化石能源。
鈣鈦礦太陽能電池是最近3年才出現(xiàn)的光伏技術(shù)，其效率記錄提升的速度十分迅猛。目前韓國(guó)KRICT報(bào)道的鈣鈦礦太陽能電池效率達(dá)到20.1%，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過其他類型的新概念太陽能電池，幾乎與發(fā)展數(shù)十年的CIGS等薄膜太陽能電池相當(dāng)，而且將來仍會(huì)有很大的提升空間。見美國(guó)可再生能源實(shí)驗(yàn)室（NREL）編纂的最新效率記錄表（圖1）。
圖1. 歷年來各類型太陽能電池效率記錄（NREL編纂）
此外，鹵化物鈣鈦礦材料AMX3（A = CH3NH3+,NH2-CH=NH2+，Cs+等; M = Pb2+,Sn2+，Ge2+，Co2+，F(xiàn)e2+，Mn2+，Cu2+，Ni2+，Bi3+等; X = Cl ,Br , I 等）具有原料豐富、成本低廉、光電性質(zhì)優(yōu)越、可溶液加工、可低溫制備（<150 ）等特點(diǎn)和優(yōu)勢(shì)，使得鈣鈦礦太陽能電池的制造成本有望達(dá)到目前晶體硅太陽能電池的1/3-1/5。
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