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日本國(guó)立研究開(kāi)發(fā)法人物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)（NIMS）5月1日宣布，“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”的能源轉(zhuǎn)換效率記錄全球首次得到了國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試機(jī)構(gòu)的認(rèn)可，轉(zhuǎn)換效率達(dá)到15％。這是以光伏發(fā)電材料小組組長(zhǎng)韓禮元為首的研發(fā)小組取得的成果。

“鈣鈦礦太陽(yáng)能電池”是光吸收材料采用鹵化物類有機(jī)-無(wú)機(jī)鈣鈦礦（CH3NH3PbI3）半導(dǎo)體的太陽(yáng)能發(fā)電元件，自2009年首次作為太陽(yáng)能電池材料公開(kāi)以來(lái)，轉(zhuǎn)換效率迅速提高，作為新一代太陽(yáng)能電池受到了全球的關(guān)注。由于可以在基板和薄膜上涂布制造，利用印刷技術(shù)量產(chǎn)，蘊(yùn)含著能較以往的太陽(yáng)能電池大幅降低制造成本的可能性。


此前報(bào)道過(guò)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的轉(zhuǎn)換效率，基本都是以小面積電池單元（約0.1cm2）獲得的數(shù)值。以前有過(guò)轉(zhuǎn)換效率20.1％（單元面積為0.0955cm2）的報(bào)告，但由于單元面積較小，測(cè)量的誤差大，而且測(cè)量方法也未公開(kāi)?；诳煽繑?shù)據(jù)的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池發(fā)展，獲得國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試機(jī)構(gòu)公認(rèn)的能源轉(zhuǎn)換效率是當(dāng)務(wù)之急。

NIMS的研發(fā)小組通過(guò)改良發(fā)電層使用的鈣鈦礦的涂布方法，控制了表面的凹凸，提高了轉(zhuǎn)換效率及其再現(xiàn)性。另外，電荷（載流子）輸送層的材料以前吸濕性較高，會(huì)很快導(dǎo)致轉(zhuǎn)換效率降低，因此新開(kāi)發(fā)了吸濕性低、載流子遷移率高的材料，成功改善了穩(wěn)定性?；谶@些成果，將太陽(yáng)能電池單元的面積擴(kuò)大到了1cm見(jiàn)方以上，并通過(guò)改良元件的制作方法，使鈣鈦礦太陽(yáng)能電池全球首次在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)測(cè)試機(jī)構(gòu)（產(chǎn)業(yè)技術(shù)綜合研究所光伏發(fā)電研究中心評(píng)估標(biāo)準(zhǔn)小組）實(shí)現(xiàn)了15％的公認(rèn)轉(zhuǎn)換效率。

NIMS表示，今后將以該成果為基礎(chǔ)，開(kāi)發(fā)性能更高的載流子運(yùn)輸材料，并通過(guò)控制鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的界面，實(shí)現(xiàn)更高的轉(zhuǎn)換效率。