日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu)(NIMS)11月2日宣布，在鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)上，在單元(發(fā)電元件)面積達(dá)1cm2以上，轉(zhuǎn)換效率提高至約16%的同時(shí)，還通過了作為實(shí)用化基準(zhǔn)的可靠性測試。

制作的鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率分布，PCE為轉(zhuǎn)換效率。(出處：日本物質(zhì)材料研究機(jī)構(gòu))

這是通過將電子和空穴(電洞)提取層采用的材料由有機(jī)物變更為無機(jī)物等方法實(shí)現(xiàn)的，是NIMS光伏發(fā)電材料部門部門長韓禮元等的研發(fā)小組的成果。已于10月30日在《科學(xué)》雜志在線版公開。

在鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)上，報(bào)告了具有高轉(zhuǎn)換效率的研究成果大多單元面積小(約0.1cm2)、可靠性也比較低。因此，要想實(shí)現(xiàn)實(shí)用化，擴(kuò)大單元面積和提高可靠性成為當(dāng)務(wù)之急。

研究小組稱，為了解決這些問題，將電子提取層和空穴提取層采用的有機(jī)材料變更為無機(jī)材料。利用無機(jī)材料制作的電子和空穴提取層的電阻較高，因此需要將層的厚度減薄至幾nm(納米)。但這樣的薄層若面積擴(kuò)大，稱為針孔的缺陷會(huì)增多，因而轉(zhuǎn)換效率會(huì)降低。于是，在空穴提取層和電子提取層分別添加了高濃度鋰離子和鈮離子，使導(dǎo)電性提高至10倍以上。這樣，即使是大面積，也可以使用針孔較少的10～20nm的厚層了。

結(jié)果是在面積為1cm2以上的單元上，以高再現(xiàn)性實(shí)現(xiàn)了約16%的轉(zhuǎn)換效率。并且，由于電子提取層和空穴提取層均采用無機(jī)材料，即使以實(shí)用化基準(zhǔn)的光強(qiáng)(1sun)太陽光連續(xù)照射1000小時(shí)，轉(zhuǎn)換效率的降低也可控制在10%以下，顯示出了優(yōu)異的可靠性。