日本物質材料研究機構(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1cm2以上，轉換效率提高至約16%的同時，還通過了作為實用化基準的可靠性測試。

制作的鈣鈦礦太陽能電池的轉換效率分布，PCE為轉換效率。(出處：日本物質材料研究機構)

這是通過將電子和空穴(電洞)提取層采用的材料由有機物變更為無機物等方法實現(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》雜志在線版公開。

在鈣鈦礦太陽能電池的開發(fā)上，報告了具有高轉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，要想實現(xiàn)實用化，擴大單元面積和提高可靠性成為當務之急。

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材料變更為無機材料。利用無機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大，稱為針孔的缺陷會增多，因而轉換效率會降低。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。

結果是在面積為1cm2以上的單元上，以高再現(xiàn)性實現(xiàn)了約16%的轉換效率。并且，由于電子提取層和空穴提取層均采用無機材料，即使以實用化基準的光強(1sun)太陽光連續(xù)照射1000小時，轉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。