在不同類型的太陽能電池里，有一種產(chǎn)品脫穎而出。數(shù)十年里，幾乎所有的太陽能技術，例如晶體硅晶片和碲化鎘薄膜都有一個緩慢穩(wěn)定的發(fā)展過程，同時也有技術能將太陽光線的14%能量轉(zhuǎn)換為電力。但如今一個新競爭者脫穎而出：由名為鈣鈦礦的復雜晶體制成的太陽能電池。

2009年，這種電池悄然到來，當時其有效轉(zhuǎn)換率為3.8%——這是一個乏味的結果，因為當時的頂級硅光電池在實驗室中的轉(zhuǎn)換率能達到25%。但是，到2011年年底，新電池的有效率翻了一番達到6.5%，去年攀升到10%，2013年，有效率為15%?！斑@讓人驚訝?！币陨形捍穆茖W研究學院材料學家DavidCahen說，“在太陽能電池里，我們從未看到這樣的結果?！?/p>

這種電池的發(fā)展趨勢越來越好。鈣鈦礦是由現(xiàn)成材料制成的，不像某些種類的太陽能電池，它們廉價而容易出現(xiàn)。專家認為，這種電池還有許多改進空間，明年效率能達到20%。鈣鈦礦太陽能電池還有潛力與硅電池板相結合，制造出效率達30%甚至更高的串聯(lián)電池。

“它在發(fā)展?！泵绹固垢４髮W材料學家MichaelMcGehee說?！八浅＞哂懈偁幮浴！比鹗柯?lián)邦理工學院化學家MichaelGratzel說?！皯?zhàn)役在繼續(xù)。它的發(fā)展非常迅速，我沒有時間睡覺了。”美國加州大學洛杉磯分校太陽能電池專家YangYang說。

正確方向

鈣鈦礦在1個多世紀前就擺在了太陽能電池制造者面前。1839年，一位俄羅斯礦物學家首次發(fā)現(xiàn)了這種礦物質(zhì)的自然狀態(tài)。目前，已知有數(shù)百種此類礦物質(zhì)，太陽能電池鈣鈦礦屬于半導體，其他家族成員從導體到絕緣體范圍極為廣泛，最著名的是高溫氧化銅超導體。

上世紀90年代，IBM華生研究中心物理學家DavidMitzi使用鈣鈦礦半導體制成了薄膜晶體管和發(fā)光二極管。這些裝置能夠工作。盡管許多發(fā)光材料也能制成良好的吸光器，但Mitzi發(fā)現(xiàn)鈣鈦礦太不穩(wěn)定而無法制作太陽能電池——材料必須能夠持續(xù)數(shù)十年才有商業(yè)價值。

幾乎在10年之后，TsutomuMiyasaka朝著解決問題的方向邁出了第一步。日本桐蔭橫濱大學化學家Miyasaka及同事致力于研究染色敏化太陽能電池（DSSCs）。與傳統(tǒng)的硅太陽能電池不同，DSSCs包含有機吸光染料混合物，這些混合物為二氧化鈦（TiO2）等微小顆粒添加涂層，這些顆粒被電解液包圍。