近日，Oxford University 揭露了一种新型的超薄尺寸的钙钛矿太阳能电池，这种材料可以应用于“几乎任何建筑”，并提供超过27%的转换效率。这项技术有潜力大幅减少对传统硅基太阳能板的依赖。科学家们开发了一种新颖的方法，通过在日常生活用品表面涂抹一种新型的钙钛矿材料，将其转变为太阳能发电设备。这种材料不仅轻薄、灵活，而且能够吸收更广泛的光谱范围，从而在相同光照条件下产生更多的电力。
图源：Oxford University
与目前太阳能电池板约22%的能量转换效率相比，这一新技术展示了显著的进步。更重要的是，这种新材料的多功能性也是关键所在。其厚度仅为一微米左右，比硅晶片薄了近150倍。与现有的硅基光伏技术不同，这种新材料可以应用于几乎任何表面。
胡博士解释道：“通过使用这种新材料作为涂层，我们不仅复制了硅的性能，还超越了它，并实现了极大的灵活性。这意味着在未来，我们可以在不依赖大量硅基面板或专门建造的太阳能农场的情况下，产生更多的太阳能。”
作为一种新兴的光伏技术，钙钛矿太阳能电池基于钙钛矿结构材料，具有高效的光电转换性能。这些材料不仅制作成本低、工艺简单，而且能够轻松应用于建筑物外墙、汽车车顶和便携设备等各种表面，使得它们在商用领域具有巨大的潜力。在多结技术的加持下，钙钛矿太阳能电池展现出更高的能量转换效率，接近甚至超越了传统的硅基太阳能电池。
牛津大学物理学博士后研究员胡帅峰博士表示：”我们仅用五年时间就通过堆叠或多结方法进行实验，将能量转换效率从 6% 左右提高到了 27% 以上，接近目前单层光伏电池所能达到的极限。”胡博士指出，这种方法可以使光伏设备的效率提高很多，超过 45%。该技术将多个吸光层堆叠到一个太阳能电池中，利用更全面的光谱范围，并允许从相同数量的阳光中产生更多的电力。
研究人员相信，这一创新不仅将继续降低太阳能的成本，还将使其成为最可持续的可再生能源形式。自2010年以来，全球太阳能电力的平均成本下降了近90%，使其比化石燃料发电便宜了将近三分之一。随着新材料（如薄膜钙钛矿）的应用减少了对硅面板和专用太阳能农场的需求，未来的创新有望带来更大的成本节约。
“我们设想将钙钛矿涂层应用于更广泛的表面上，如汽车和建筑物的屋顶，甚至手机的背面，以生成廉价的太阳能。如果能够通过这种方式产生更多的太阳能，我们预计将来对硅面板的需求会减少，也不再需要建设越来越多的太阳能农场，”牛津大学物理系的玛丽·斯克洛多夫斯卡-居里博士后研究员王俊科博士补充道。
研究人员相信，随着技术的不断进步，钙钛矿太阳能电池的光电转换效率将进一步提高，最终可能超过45%。这将为太阳能电池在更多领域的应用铺平道路，包括建筑集成光伏（BIPV）、车载光伏以及可穿戴设备等 。
这些研究人员是牛津大学物理系由可再生能源教授亨利·斯奈斯领导的40位光伏科学家中的一员。他们在光伏领域，尤其是薄膜钙钛矿的应用方面的开创性工作始于大约十年前，并得益于定制的机器人实验室。
牛津光伏公司（Oxford PV）是由牛津大学物理系在2010年成立的英国公司，由联合创始人兼首席科学官亨利·斯奈斯教授成立，专门致力于商业化钙钛矿光伏技术。该公司最近在德国柏林附近的勃兰登堡-安德尔-哈维尔的工厂开始大规模生产钙钛矿光伏产品。这是世界上第一条“钙钛矿-硅”叠层太阳能电池的量产线。
牛津大学物理学系的这项研究不仅展示了钙钛矿太阳能电池的巨大潜力，也突显了其在推动可再生能源发展方面的重要作用。随着全球对清洁能源需求的不断增长，钙钛矿太阳能电池有望成为未来能源结构中的关键技术之一 。
