由于效率很是顯著，基于鈣鈦礦的光伏技術已經(jīng)取得了飛快的發(fā)展。然而對于注重環(huán)保的工程師們來說，其中含有的重金屬鉛，也是一個相對尷尬的存在。好消息是，近日來自中英聯(lián)合科學團隊的一項新研究，為我們揭示了一種更加安全、環(huán)保的新方案。更棒的是，其不僅能夠從室內(nèi)照明中獲取能量，還有著相當驚人的效率。

研究配圖 - 1：晶體結構、X 射線衍射圖、薄膜結構/光學性質(zhì)、以及吸收系數(shù)

據(jù)悉，這項研究的重點，在于找到受鈣鈦礦啟發(fā)、可用于下一代太陽能光伏面板的新型無鉛材料（PIMs）。

其具有與鹵化鉛鈣鈦礦相似的典型結構，但不含相同的有毒成分，因而能夠做到更加環(huán)保且安全。為此付出的代價，通常是難以達成相同的光能吸收效率。

研究配圖 - 2：能帶結構 / 光譜 / 器件電流密度與電壓曲線。

不過在近日發(fā)表于《先進能源材料》期刊上的一項研究中，該團隊已經(jīng)介紹了某種演示用的 PIM 材料，并深入了解了它在室內(nèi)照明條件下的性能表現(xiàn)。

結果發(fā)現(xiàn)，盡管帶隙太寬，導致其無法在光伏面板類應用中勝任，但卻相當適合在室內(nèi)使用。

研究配圖 - 3：印刷器件的逆變電壓傳遞特性和增益。

研究人員指出，該 PIM 材料在陽光下的效率約為 1%，但在室內(nèi)照明條件下的效率高達 5% 。

盡管與某些室內(nèi)鈣鈦礦光伏面板的效率還有很大的差距，但絲毫不遜于目前的室內(nèi)光伏行業(yè)標準。

研究配圖 - 4：單色光下的階次功率范圍 / 器件光損耗分析。

研究合著者，來自倫敦帝國理工學院的 Robert Hoye 博士表示：“通過吸收家中或建筑物常見燈具發(fā)出的光線，這些材料可將光再轉為電能，且效率已達商業(yè)應用的水平”。

即便如此，研究團隊仍已確定多項潛在的改進，以使新材料可在不久的將來達成超越目前室內(nèi)光伏技術的性能，最終為手機、揚聲器、可穿戴設備傳感器等終端補充能量。

研究配圖 - 5：無鉛鈣鈦礦光伏材料的效率與極限。

研究合著者，來自蘇州大學的 Vincenzo Pecunia 教授補充道：“除了具有環(huán)保的特性，新材料還可再非常規(guī)基材上架構，比如傳統(tǒng)技術不兼容的塑料或織物面料上”。

展望未來，這項技術還有望為可穿戴設備、醫(yī)療保健監(jiān)測、智能家居、以及智能城市等無電池設備供電。
責編AJX