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根據(jù)計(jì)算，太陽(yáng)輻射地球1小時(shí)的能量就足以讓全世界用上整整一年。人類自第二次工業(yè)革命以來(lái)，一直都在嘗試如何利用太陽(yáng)能。1839年法國(guó)物理學(xué)家發(fā)現(xiàn)了光生伏效應(yīng)；1876年英國(guó)科學(xué)家發(fā)現(xiàn)用太陽(yáng)光照射硒半導(dǎo)體就可以產(chǎn)生電流；1893年美國(guó)工程師制造了世界上第一塊太陽(yáng)能電池，雖然效率只有1%，但也是跨時(shí)代的飛躍。

時(shí)至今日，太陽(yáng)能電池面世已逾百年，但商用太陽(yáng)能電池的平均轉(zhuǎn)換效率仍然較低，且制造過(guò)程復(fù)雜、成本高昂、這在很大程度上限制了其在各領(lǐng)域的應(yīng)用。幸運(yùn)的是近年來(lái)光伏領(lǐng)域接連迎來(lái)利好，全新一代的太陽(yáng)能電池效率不斷獲得突破，科學(xué)家堅(jiān)定地認(rèn)為人類將迎來(lái)光伏3.0的時(shí)代。


普通的硅基太陽(yáng)能電池，是將P型與N型半導(dǎo)體材料接合形成PN結(jié)，當(dāng)太陽(yáng)光照射電池板時(shí)形成空穴-電子對(duì)，接通電路就可以產(chǎn)生電流。目前90%都是硅基太陽(yáng)能電池板。而生產(chǎn)太陽(yáng)能電池板最關(guān)鍵的材料就是硅，硅在地球上的含量非常豐富，但想要制成太陽(yáng)能電池板，必須將其提純到99.9999%以上的純度。這就必然導(dǎo)致生產(chǎn)硅基太陽(yáng)能電池板的整個(gè)環(huán)節(jié)復(fù)雜、污染嚴(yán)重、成本居高不下。所以硅基太陽(yáng)能電池板并非是光伏發(fā)電的明智選擇。全新一代的鈣鈦礦電池應(yīng)運(yùn)而生，它不僅在轉(zhuǎn)換效率上得到了巨幅提升，生產(chǎn)也更加的簡(jiǎn)單高效，并且足夠的輕薄，半瓶裝的鈣鈦礦液體就可以為整棟房子供電，最關(guān)鍵的是它的生產(chǎn)成本非常低！


那么什么是鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板呢？

我們所說(shuō)的鈣鈦礦，實(shí)際上是指晶體結(jié)構(gòu)與鈣鈦礦類似的ABX3化合物的任何一種材料，這種化合物廣泛地分布于地球上。鈣鈦礦太陽(yáng)能電池板對(duì)雜質(zhì)并不敏感，90%左右的純度就可以實(shí)現(xiàn)20%以上的轉(zhuǎn)換效率。


作為一種化合物它的成分可調(diào)，所以針對(duì)不同波長(zhǎng)的射入光可以制造出不同的鈣鈦礦層，這樣可以大幅增加光電的轉(zhuǎn)換效率。并且鈣鈦礦層可以不斷疊加，相比于硅基太陽(yáng)能電池板，鈣鈦礦可以擁有多層PN結(jié)，這也使得鈣鈦礦電池板的發(fā)電效率可以疊加。從理論上來(lái)講，鈣鈦礦最多可以實(shí)現(xiàn)86.8%的轉(zhuǎn)換效率，但層數(shù)越多制造成本就會(huì)越高，商業(yè)收益必然越低，所以從實(shí)驗(yàn)室推向商業(yè)的鈣鈦礦電池板主要是考慮層疊兩次，這正是鈣鈦礦的真正賣點(diǎn)。


事實(shí)上科學(xué)家在十幾年前就開(kāi)始研究鈣鈦礦，但由于其晶體結(jié)構(gòu)的不穩(wěn)定性導(dǎo)致壽命較短，一直沒(méi)有取得實(shí)質(zhì)性的進(jìn)展， 直到今年的6月份，普林斯頓大學(xué)的研究人員宣布他們研發(fā)出來(lái)了第一個(gè)具有商業(yè)價(jià)值的鈣鈦礦太陽(yáng)能電池，這意味著人類在可再生能源研究方面取得了重要的里程碑。世界經(jīng)濟(jì)論壇也將鈣鈦礦命名為“改變?nèi)祟惿畹?0大新興技術(shù)”之一。

原標(biāo)題：光伏3.0時(shí)代已經(jīng)來(lái)臨了嗎？鈣鈦礦太陽(yáng)能即將面世