人類對于太陽能的利用還不充分！作為取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽能在未來的發展潛能巨大：如果把太陽光照射地球一小時的能量“全部”收集起來，夠全人類使用一年！既然太陽的能量如此巨大，為什么沒能取代化石能源？太陽能又該如何更高效利用？想要弄

人類對于太陽能的利用還不充分！

作為取之不盡、用之不竭的清潔能源，太陽能在未來的發展潛能巨大：如果把太陽光照射地球一小時的能量“全部”收集起來，夠全人類使用一年！

既然太陽的能量如此巨大，為什么沒能取代化石能源？太陽能又該如何更高效利用？

想要弄清楚這些問題，我們就需要先了解太陽能電池板的工作原理：

太陽能電池 如何將光能轉換成電能？

一個典型的硅晶太陽能電池，主要由以下幾個部分疊合組成：

當太陽照射電池板時，吸光層內部的電子通過光照獲得了能量，部分帶負電的電子離開始“活躍”起來，它們穿過電子傳輸層，在負極被收集。

同時，帶正電的空穴向反方向傳遞，在正極被收集。當電池正負極導通，電子和空穴流動起來形成電流，從而實現了光能到電能的轉換。

在這一轉換過程中，電池上面的減反射膜和下面的反光層也起到了至關重要的作用。

減反射膜可以有效減少入射太陽光在電池上表面的反射和散射；反光層可以反射穿透電池的太陽光，使得這部分太陽光被二次吸收利用。

總之，太陽能電池中的減反射膜和反光層可以有效地促進太陽光的吸收和利用，“激活”更多光生載流子，為能量轉換提供源源不斷的“動力”。

更重要的是：吸光層材料對太陽能的吸收轉化效率，決定了太陽能電池光伏發電效率，是制備高效太陽能電池技術的關鍵因素。

然而，過去幾十年里，太陽能電池的對太陽光的吸收轉化運用并不充分，很大原因在于吸光材料對于太陽能量的利用率不高。光電轉換材料，制約了太陽能電池的進一步發展。

第一代太陽能電池所利用的光電轉換材料主要是硅，這種間接帶隙半導體，不能以最小的光能激發吸光層材料產生電流，所以光電轉化效率不高；

第二代太陽能電池的光電轉換材料升級，使用直接帶隙半導體，例如砷化鎵、碲化鎘、銅銦鎵錫等，盡管相比于第一代吸光材料而言，這種材料更加高效，但它們也面臨制備成本高、材料純度要求嚴苛的弊端。

隨著太陽能電池研發制備技術的升級，鈣鈦礦光電轉換材料橫空出世，成為太陽能電池領域的研究熱點。

鈣鈦礦太陽能電池的發展雖然只有十余年的時間，但是它的光伏發電效率卻能從3%提升至25.5%。相比于前幾代光電轉換材料，鈣鈦礦材料兼具了高效率和低成本制備的優勢，未來潛能巨大。

鈣鈦礦太陽能電池 能直能彎 上天入地

鈣鈦礦究竟是一種什么物質呢？

我們在第20期【趣味科普】《無人駕駛汽車的“眼睛”，因為有了它更靈敏！》中有過介紹：它是一種ABX3晶型，以目前研究較多的金屬鹵素有機無機雜化鈣鈦礦為例，A為有機甲胺離子CH3NH3+ ，B為金屬離子 （例如Pb2+， Sn2+），X為鹵素離子 （例如Cl-，I- ， Br-）。整個晶體是由金屬離子被六個鹵素離子包圍所形成的類似正方體作為骨架結構，骨架中間插入無機或者有機離子。因此，鈣鈦礦指的不是特定材料，而是一種結構、一類物質。

鈣鈦礦對光的吸收能力強，光譜吸收范圍廣，可以吸收全光譜可見光，并且能在溫和條件下實現溶液法低成本的制備，這些特性都決定了，它是制備太陽能電池的絕佳材料。

相比于前幾代吸光材料而言，鈣鈦礦太陽能電池具備效率高、質量輕、成本低的三大優點，這些優點使得鈣鈦礦太陽能電池的應用領域更加廣泛。

在航天領域，飛行器輕量化的重要性不言而喻，如果使用鈣鈦礦太陽能電池為飛行器提供動能，那么它將憑借自身質量輕的特點，為飛行器輕量化助力；

同時，它的柔性特質還能適應不同的彎曲弧度，能夠讓電池板與飛行器緊緊貼合。可以說，鈣鈦礦電池的應用，將會完美實現電池“上天入地、可彎可直”的期待。

太陽能電池正在升級，鈣鈦礦材料的應用才剛剛開始?；蛟S在不久的未來，新能源取代化石能源并非妄想，未來科技，值得更多期待！