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你吃過罐頭食品嗎，桃罐頭、荔枝罐頭、橘子罐頭、肉罐頭、魚罐頭等。基于新鮮食材保鮮時間有限，而為了把這些食材保存得更久，經(jīng)過處理加工制成罐頭是一種較好的方法，保存時間長，且還能絕大部分保留食物的原汁原味。

但大家聽說過“陽光罐頭”嗎？為了保鮮和長期存儲，陽光也可以制成罐頭，這就是我們常說的太陽能電池及相關(guān)技術(shù)。從太陽能發(fā)展歷史來看，光照射到材料上所引起的“光起電力”行為，早在19世紀就已發(fā)現(xiàn)。其后，各國科學(xué)家們對此的探索從未間斷過，直至1954年美國貝爾實驗室用半導(dǎo)體做實驗時發(fā)現(xiàn)在硅中摻入一定量的雜質(zhì)后對光更加敏感這一現(xiàn)象后，第一個太陽能電池由此誕生，開啟了太陽電池技術(shù)時代。

太陽能電池，是通過光電效應(yīng)或者光化學(xué)效應(yīng)直接把光能轉(zhuǎn)化成電能的裝置，主要以半導(dǎo)體材料為基礎(chǔ)，其工作原理是利用光電材料吸收光能后發(fā)生光伏反應(yīng)。根據(jù)所用材料的不同，太陽能電池種類繁多，如硅太陽能電池、有機太陽能電池、多晶體薄膜太陽能電池等。而為了更好地利用太陽能，各類“保鮮”技術(shù)仍在不斷研究探索中。

近日，中國西北大學(xué)、南京工業(yè)大學(xué)的研究人員，研究出高效穩(wěn)定的二維層狀鈣鈦礦太陽能電池，即通過增強層狀分子間的作用力，增加了電池的穩(wěn)定性，在光照下持續(xù)工作1000小時，電池的光電轉(zhuǎn)化性能衰減低于15%，成為離子液體應(yīng)用在鈣鈦礦領(lǐng)域的又一突破，相關(guān)成果已發(fā)表于《自然?光子學(xué)》。

該研究團隊指出，要把陽光變成“陽光罐頭”，首先需要把陽光轉(zhuǎn)換成能夠儲存的狀態(tài)——電，然后電能會被輸送到儲存裝置中，供后續(xù)使用。太陽能電池的工作原理是一邊接收陽光的能量一邊將其轉(zhuǎn)換成電能，因此可將太陽能電池看作是一個“光-電轉(zhuǎn)換器”。

截至目前，國內(nèi)外出現(xiàn)過不少種類的這種神奇的“轉(zhuǎn)換器”，而他們研究的是目前學(xué)術(shù)界備受重視的層狀鈣鈦礦太陽能電池。鈣鈦礦太陽能電池被認為是太陽能領(lǐng)域的后起之秀，與傳統(tǒng)的硅基太陽能電池相比，它們可能更便宜、生產(chǎn)更簡單，且在實驗室較小尺寸狀況下已顯示出了較高的效率水平。

據(jù)介紹，層狀鈣鈦礦電池三維結(jié)構(gòu)看起來有點像“魔方”，以往層狀鈣鈦礦電池一般持續(xù)工作500～800小時，性能就會衰減15%甚至更多。相比之下，此次的研究成果有效增加了這類太陽能電池的穩(wěn)定性，延長了工作時間，使得此類太陽能電池距離真正投入使用又邁近了一步。

據(jù)了解，自2009年鈣鈦礦太陽能電池被納入研究領(lǐng)域，其穩(wěn)定性就比較差，經(jīng)過幾年的努力與探索，其穩(wěn)定性有了很大提高，目前最好的穩(wěn)定性已達10000小時。穩(wěn)定性到底有多重要？該研究團隊表示，鈣鈦礦太陽能電池要真正投入應(yīng)用，穩(wěn)定性、光電轉(zhuǎn)化效率、大面積制造等許多問題都有待突破，無疑穩(wěn)定性是其中一個很重要的方面。相對于硅電池25年的壽命要求，目前鈣鈦礦電池還差得很遠，這也是我們一直要努力的方向。

該研究團隊介紹說，以前層狀鈣鈦礦材料太陽能電池的每一層之間的分子是“靠在一起”，這種不太緊密的作用力難以對抗水、熱以及紫外光等的侵蝕，使層狀鈣鈦礦電池很容易分解“罷工”；而此次研究中，他們想辦法讓那些分子緊緊地“抱在一起”，從而增強了分子間的作用力，繼而增加了電池的穩(wěn)定性。

而此次開發(fā)出的離子液體鈣鈦礦光伏技術(shù)，摒棄了傳統(tǒng)高毒性、不穩(wěn)定的極性非質(zhì)子溶劑，在穩(wěn)定性上取得了較大的進展，效率也逐漸與最高水平持平。另外，該研究團隊還在進行一些大面積工藝方面的工作，希望能夠為產(chǎn)業(yè)界提供一些想法和思路。