財聯社（上海，編輯 黃君芝）訊，隨着全球可持續性和清潔能源大趨勢影響着地球更環保的未來能源戰略，風能和太陽能等可再生技術是研究的主要重點領域。在太陽能技術領域，鈣鈦礦型太陽能電池（PSC）這一新興領域在過去15年中因提供高功率轉換效率（PCE）而廣受歡迎。
然而，在硅太陽能電池占主導地位的領域，鈣鈦礦太陽能電池這一相對較新的技術，還必須滿足另外兩個關鍵要求才能成功商業化：穩定性和可擴展性。
在最新的一項研究中，阿卜杜拉國王科技大學（KAUST）的研究人員報告了PSC首次成功實現光伏（PV）濕熱測試的一個重要里程碑。
濕熱試驗是一種加速和嚴格的環境老化試驗，旨在確定太陽能電池板承受高濕度滲透和高温長期暴露的能力。試驗在85%濕度和85攝氏度的受控環境下進行1000小時。它旨在複製多年的户外暴露，並評估腐蝕和分層等因素。
測試的嚴格性符合商業化要求，即光伏技術必須為傳統晶體硅組件提供25至30年的保修期。為了通過測試，太陽能電池必須保持其初始性能的95%。
據悉，鈣鈦礦非常敏感，並且高度受濕度的影響。3D鈣鈦礦薄膜的這種脆弱性允許不必要的大氣介質滲透，例如水分，對熱的彈性有限。穩定對它們的運作至關重要。KAUST的研究人員發現，引入2D鈣鈦礦鈍化層可以阻止水分，同時提高功率轉換效率和PSC壽命。
鈣鈦礦的特殊性在於它是一種薄膜技術。與傳統太陽能電池一樣，仍然需要兩個由特定類型的材料製成的觸點。一個收集電子，另一個收集帶正電的“空穴”。
與硅片不同，鈣鈦礦型油墨可以直接塗覆在玻璃襯底上，與抗溶劑萃取相結合，然後進行熱退火以使鈣鈦礦薄膜完全結晶。鈣鈦礦型油墨基本上由極性非質子溶劑中的鹽混合物在低温（通常低於100 Celcius）下配製而成。
鈣鈦礦光伏電池一個顯著的優勢是，無需昂貴的設備和超過1000度的能源密集型環境即可製備前驅體材料，這對於硅等更傳統的半導體來説是典型的。
研究人員表示，“這是一種製造太陽能電池的非常簡單的方法，雖然光電性能不是獨一無二的，但它們非常優秀。它們與非常高質量的傳統半導體不相上下。這非常了不起。”他們補充稱，通過改變成分，還可以調整從紫外線到紅外的整個太陽光譜的光譜靈敏度。這對某些應用程序非常有吸引力。
在性能和穩定性之後，剩下的挑戰是可擴展性。大多數太陽能電池應用集中在公用事業規模的部門和屋頂面板上。研究人員稱，“這個市場是硅基的，至少在未來20年內，它將是硅基的。我們現在主要致力於改善鈣鈦礦太陽能電池的性能，以推進更高效的‘串聯’解決方案，將傳統硅和鈣鈦礦配對。而目前的研究結果將大大有助於提高鈣鈦礦硅串聯太陽能電池的可靠性。”