科技日報記者 張夢然

英國倫敦大學(xué)學(xué)院領(lǐng)導(dǎo)的國際團隊開發(fā)出一種新型耐用的太陽能電池，在室內(nèi)光照條件下，創(chuàng)出光電轉(zhuǎn)換效率新紀(jì)錄。該電池有望為鍵盤、遙控器、警報器和各類傳感器等小型電子設(shè)備供電，從而使其擺脫對傳統(tǒng)電池的依賴。研究成果發(fā)表在最新一期《先進功能材料》雜志上。

該電池采用了在室外太陽能電池領(lǐng)域展現(xiàn)出巨大潛力的鈣鈦礦材料。與傳統(tǒng)的硅基太陽能電池不同，鈣鈦礦材料的成分可被調(diào)控，從而可優(yōu)化其對室內(nèi)光源特定波長的吸收能力，并使其在低光照條件下依然具備良好的能量轉(zhuǎn)換效率。然而，鈣鈦礦材料長期面臨一個關(guān)鍵挑戰(zhàn)是，其晶體結(jié)構(gòu)中存在被稱為“陷阱”的微觀缺陷，這些缺陷會捕獲電子，阻礙電流流動，不僅降低能量轉(zhuǎn)換效率，還會加速材料老化，導(dǎo)致器件性能迅速衰退。

此次設(shè)計的新型鈣鈦礦光伏器件，在室內(nèi)光照條件下，能量轉(zhuǎn)換效率達到商用同類產(chǎn)品6倍左右，同時展現(xiàn)出優(yōu)異的耐久性，預(yù)計使用壽命可超過5年，遠(yuǎn)超此前多數(shù)實驗室原型僅能維持?jǐn)?shù)周或數(shù)月的表現(xiàn)。

團隊表示，全球有數(shù)十億臺低功耗設(shè)備需定期更換電池，這種模式在可持續(xù)發(fā)展方面難以為繼。隨著物聯(lián)網(wǎng)設(shè)備數(shù)量持續(xù)增長，這一問題將愈發(fā)嚴(yán)峻。目前可用于室內(nèi)光能采集的太陽能技術(shù)往往成本高、效率低。新開發(fā)的鈣鈦礦太陽能電池不僅能量采集能力更強，而且更加穩(wěn)定耐用，為利用室內(nèi)光線給電子設(shè)備供電提供了切實可行的路徑。

實驗結(jié)果顯示，該電池在1000勒克斯照度（相當(dāng)于典型辦公室光照水平）的室內(nèi)光下，實現(xiàn)了37.6%的光電轉(zhuǎn)換效率，創(chuàng)下帶隙為1.75eV的鈣鈦礦太陽能電池在室內(nèi)光照條件下的世界紀(jì)錄。

在長期穩(wěn)定性測試中，該電池在持續(xù)運行100多天后仍保持其初始性能的92%；在更為嚴(yán)苛的條件下——55℃高溫及連續(xù)強光照射300小時后，新型電池仍維持76%的初始性能，而對照組性能則下降至初始值的47%。這些結(jié)果充分證明了該技術(shù)在實際應(yīng)用環(huán)境中的可靠性和耐久性。