第一個「鈣鈦礦串聯太陽能電池」進入太空 測試輻射與溫度

編譯／高晟鈞

波茨坦大學、柏林工業大學與波林亥姆霍茲中心的研究人員，成功將第一開鈣鈦礦串聯太陽能電池發射到太空，以測試其在極端輻射和溫度下的性能。

鈣鈦礦串聯太陽能電池

一直以來，太陽能電池的材料都以最常見的半導體材料──矽晶為主；但自2009年起，一種特殊的金屬鹵化物「鈣鈦礦」開始走入了科學家的視野中。「鈣鈦礦」原本是指鈣與鈦的氧化物CaTiO₃（結構可表示為ABX₃），因為有機金屬鹵化物的結構與鈣鈦礦ABX3同類型，所以統稱為鈣鈦礦。

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在太陽能發展的歷史中，第一代產品以單晶和多晶矽技術為主，發展多年，技術成熟度高。第二代太陽能電池則以薄膜技術為主，大多基於非晶矽電池，因此能源轉化效率相對較低。而目前，第三代太陽能技術大致能分為三個路線：有機太陽能（POV）、染敏太陽能（DSC）和鈣鈦礦太陽能（PSC），其中又以鈣鈦礦太陽能發展最為成熟。

然而，不論何種太陽能技術，要進一步突破肖克利-奎伊瑟極限（1.1eV時，最高理論效率30%）都需要非常高的成本。因此，透過將太陽能電池堆疊或串聯能更好地吸收陽光，也相對更加節能。

對太空能源作出貢獻

從歐洲太空總署發射的阿莉亞娜六號火箭，搭載了由兩所大學與一研究機構共同開發的鈣鈦礦－矽晶和鈣鈦礦－銅銦鎵硒（CIGS）串聯型電池，鈣鈦礦主要吸收藍綠色的太陽光，而CIGS和矽晶主要負責紅外線的吸收。這種設計能實現最佳的功率轉換效率，為未來的衛星、太空站、太空船與火箭提供動力。

主要研究人員之一的Felix Yang博士目前專注於研究單層與串聯鈣鈦礦太陽能電池在太空中的穩定性，從惡劣的輻射環境到極端的溫度，「我們希望鈣鈦礦的可塑性能夠幫助他在損壞後自我修復，從而超越傳統技術。」他總結道。

資料來源:Innovations

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