能源部勞倫斯伯克利國家實驗室(Berkeley Lab)的科學(xué)家發(fā)現(xiàn)了一個可能的秘密，可以極大地提高隱藏在晶體材料納米峰和谷中的鈣鈦礦太陽能電池的效率。

由具有鈣鈦礦礦物晶體結(jié)構(gòu)的化合物制成的太陽能電池吸引了科學(xué)家的想象。它們像有機(jī)太陽能電池一樣便宜且易于制造。更有趣的是，鈣鈦礦太陽能電池將光子轉(zhuǎn)化為電能的效率比迄今為止的任何其他材料都提高了更快，從2009年研究人員首次開始探索該材料的光伏能力的3%增長到今天的22%。這正處于硅太陽能電池效率的考慮之中。

現(xiàn)在，正如2016年7月4日在線發(fā)表在《自然能源》雜志上的報道一樣，來自伯克利實驗室的Molecular Foundry和人工光合作用聯(lián)合中心的科學(xué)家團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)了鈣鈦礦太陽能電池的令人驚訝的特性，可以將其用于太陽能發(fā)電。甚至更高的效率，可能高達(dá)31%。

利用光電導(dǎo)原子力顯微鏡，科學(xué)家在太陽能電池的活性層上繪制了與光伏效率有關(guān)的兩個特性。這些地圖揭示了一個凹凸不平的表面，該表面由長度約200納米的晶粒組成，每個晶粒都有像寶石表面一樣的多角度小平面。

出乎意料的是，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)了單個晶粒上晶面之間能量轉(zhuǎn)換效率的巨大差異。他們發(fā)現(xiàn)與高效刻面相鄰的切面表現(xiàn)不佳，有些刻面已接近材料的理論能量轉(zhuǎn)換極限(31%)。

科學(xué)家說，盡管需要做更多的研究，但這些表現(xiàn)最好的方面可能是高效太陽能電池的秘密。

“如果能夠合成這種材料，從而只開發(fā)出非常高效的面，那么鈣鈦礦型太陽能電池的效率將會大大提高，可能接近31%，” Molecular Foundry的博士后研究員Sibel Leblebici說。