美國國家可再生能源實驗室（NREL）的研究人員表示，調整鈣鈦礦型太陽能電池的設計方式可以提高其效率，還可以增加其在建筑和其他領域的應用。

鈣鈦礦光伏（PV）電池是由多層材料夾在一起制成的，頂層和底層是將陽光轉化為電能的關鍵。新的電池結構通過將金屬接觸層并排放置在電池背面，增加了電池暴露在陽光下的面積。

NREL的科學家、一篇新論文《全反接觸鈣鈦礦型高效太陽能電池的互補界面形成》的主要作者LanceWheeler說：“去掉上面的材料意味著理論效率會更高，因為鈣鈦礦型材料吸收了更多的太陽光?！?/p>

去除前表面的金屬層還可以使太陽能電池板無縫地集成到建筑外墻中。這種設計提高了電池的美觀性，并能在橫跨玻璃和金屬板的許多基板上進行制造，這種建筑是太陽能電池的“偽裝”。

這項研究涉及到建筑集成光伏技術，可以降低建筑的能源消耗。建筑是美國能源經濟的最大組成部分，它們消耗了全國74%的電力，占能源消耗總量的39%和碳排放量的35%。

這篇發表在《細胞報告物理科學》雜志上的論文由來自NREL的凱文·普林斯、肖恩·鄧菲爾德、格倫·泰特、米爾佐·米爾佐卡里莫夫、艾米莉·沃倫、大衛·摩爾、約瑟夫·貝里和科林·沃爾登以及保齡格林州立大學的馬可·納多共同撰寫。

惠勒說：“這種把兩個觸點都放在背面的策略在光伏領域已經相當成熟，但對鈣鈦礦來說還是一種全新應用?！?/p>

鈣鈦礦太陽能電池是一種晶體結構的太陽能電池，其效率正在穩步上升。目前傳統結構的鈣鈦礦太陽能電池的記錄是25.2%。

利用不同的電池架構，科學家們能夠制造出效率約為10%的太陽能電池。然而，該架構的理論效率高于保持當前性能記錄的電池。Wheeler說，進一步的改進可以使創造出效率為27%-28%的電池。

鈣鈦礦太陽能電池的優勢

太陽能有很多優點，特別是鈣鈦礦的一個優點是，它可以用普通金屬和工業化學品制造，而不是其他硅替代品所使用的昂貴原料。

基于鈣鈦礦的材料還可用于將光伏電子器件直接打印在玻璃或其他材料上，這將比生產薄膜太陽能電池的更復雜的方法更便宜。作為一種混合材料，除了擁有良好的效率外，鈣鈦礦還可以利用有機太陽能材料作為液體溶液的能力。

將鈣鈦礦以液態涂料的形式噴涂在基材上，可以大批量生產太陽能電池，而且成本比目前使用的硅太陽能電池低得多。

鈣鈦礦電池的結構使其具有較高的電荷載流子運動性和較長的擴散長度，使光生電子能夠長距離傳播而不造成能量損失。

因此，電子可以穿過較厚的太陽能電池，比薄的太陽能電池吸收更多的光，從而產生更多的電力。

交替使用化合物成分，可以將太陽能電池的顏色調整為任何想要的顏色。這使電池具有巨大的優勢，即能夠以美觀的方式制造，這可能導致消費者愿意將其安裝在屋頂上，因為建筑一體化的光伏應用變得更具吸引力。

此外，它們甚至可以作為硅板之上的附加層進行加工，其中的顏色修飾可以用來改善目前的技術面板狀態。

建造一個能夠在戶外生存數十年的鈣鈦礦太陽能發電系統目前仍處于研發階段，但可以肯定的是，鈣鈦礦太陽能電池的潛力是巨大的，如果這種材料的承諾能夠實現，將徹底改變太陽能的功能。