由于效率很是顯著，基于鈣鈦礦的光伏技術(shù)已經(jīng)取得了飛快的發(fā)展。然而對(duì)于注重環(huán)保的工程師們來(lái)說(shuō)，其中含有的重金屬鉛，也是一個(gè)相對(duì)尷尬的存在。好消息是，近日來(lái)自中英聯(lián)合科學(xué)團(tuán)隊(duì)的一項(xiàng)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(dāng)驚人的效率。

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

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

其具有與鹵化鉛鈣鈦礦相似的典型結(jié)構(gòu)，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(jià)，通常是難以達(dá)成相同的光能吸收效率。

研究配圖- 2：能帶結(jié)構(gòu) / 光譜 / 器件電流密度與電壓曲線。研究配圖- 2：能帶結(jié)構(gòu) / 光譜 / 器件電流密度與電壓曲線。

不過(guò)在近日發(fā)表于《先進(jìn)能源材料》期刊上的一項(xiàng)研究中，該團(tuán)隊(duì)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(jié)果發(fā)現(xiàn)，盡管帶隙太寬，導(dǎo)致其無(wú)法在光伏面板類應(yīng)用中勝任，但卻相當(dāng)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(yáng)光下的效率約為 1%，但在室內(nèi)照明條件下的效率高達(dá) 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(biāo)準(zhǔn)。

研究配圖- 4：?jiǎn)紊庀碌碾A次功率范圍 / 器件光損耗分析。研究配圖- 4：?jiǎn)紊庀碌碾A次功率范圍 / 器件光損耗分析。

研究合著者，來(lái)自倫敦帝國(guó)理工學(xué)院的 Robert Hoye 博士表示：“通過(guò)吸收家中或建筑物常見(jiàn)燈具發(fā)出的光線，這些材料可將光再轉(zhuǎn)為電能，且效率已達(dá)商業(yè)應(yīng)用的水平”。

即便如此，研究團(tuán)隊(duì)仍已確定多項(xiàng)潛在的改進(jìn)，以使新材料可在不久的將來(lái)達(dá)成超越目前室內(nèi)光伏技術(shù)的性能，最終為手機(jī)、揚(yáng)聲器、可穿戴設(shè)備傳感器等終端補(bǔ)充能量。

研究配圖- 5：無(wú)鉛鈣鈦礦光伏材料的效率與極限。研究配圖- 5：無(wú)鉛鈣鈦礦光伏材料的效率與極限。

研究合著者，來(lái)自蘇州大學(xué)的 Vincenzo Pecunia 教授補(bǔ)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(gòu)，比如傳統(tǒng)技術(shù)不兼容的塑料或織物面料上”。

展望未來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)還有望為可穿戴設(shè)備、醫(yī)療保健監(jiān)測(cè)、智能家居、以及智能城市等無(wú)電池設(shè)備供電。

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