由倫敦大學學院研究人員領導的一個國際團隊開發了耐用的新型太陽能電池，能夠有效地從室內光線中收集能量，這意味著鍵盤、遙控器、警報器和傳感器等設備很快就會無電池。

該團隊使用了一種叫做鈣鈦礦的材料，這種材料越來越多地用于室外太陽能電池板，與傳統的硅基太陽能電池板不同，它有可能在室內使用，并且可以調整其成分以更好地吸收室內光的特定波長。

然而，鈣鈦礦的一個主要缺點是它的晶體結構中存在微小的缺陷（稱為陷阱），可能導致電子在利用其能量之前被卡住。這些缺陷不僅會中斷電流，還會導致材料隨著時間的推移而降解。

在發表在《先進功能材料》雜志上的一項研究中，該團隊描述了他們如何使用化學品組合來減少這些缺陷，從而有可能使鈣鈦礦室內太陽能電池板變得可行。

該團隊表示，他們設計的鈣鈦礦光伏發電的效率大約是最好的商用室內太陽能電池的六倍。它們比其他鈣鈦礦器件更耐用，預計可以使用五年或更長時間，而不僅僅是幾周或幾個月。

資深作者、倫敦大學學院材料發現研究所副教授 Mojtaba Abdi Jalebi 博士表示：“數十億需要少量能源的設備依賴于電池更換——這是一種不可持續的做法。隨著物聯網的擴展，這個數字還會增長。

“目前，從室內光中捕獲能量的太陽能電池既昂貴又低效。我們專門設計的鈣鈦礦室內太陽能電池可以比商業電池收集更多的能量，并且比其他原型更耐用。它為由我們生活中已經存在的環境光供電的電子產品鋪平了道路。

“我們目前正在與行業合作伙伴討論擴大戰略和商業部署。鈣鈦礦太陽能電池的優勢在于成本低——它們使用地球上豐富的材料，只需要簡單的加工。它們可以像報紙一樣印刷。

早期鈣鈦礦太陽能電池的一個問題是材料及其與電荷收集層界面中的高陷阱密度，這擾亂了電荷流動并導致能量以熱量形式損失。

研究小組引入了一種化學物質氯化銣，它以最小的應變促進鈣鈦礦晶體更均勻的生長，從而降低了這些陷阱的密度。

添加了另外兩種化學物質來穩定兩種類型的離子（碘離子和溴化物離子），防止它們遷移并聚集成不同的相，隨著時間的推移，這會降低太陽能電池的性能，再次通過破壞電荷流通過材料。

主要作者、倫敦大學學院材料發現研究所博士生黃思明說：“具有這些微小缺陷的太陽能電池就像切成碎片的蛋糕。通過多種策略的組合，我們把這個蛋糕重新拼在一起，讓電荷更容易通過它。我們添加的三種成分具有協同效應，產生的綜合效果大于各部分的總和。

該團隊發現，他們的太陽能電池將 37.6% 的室內光（1,000 勒克斯——相當于光線充足的辦公室）轉化為電能，這是此類針對室內光優化的太陽能電池的世界紀錄，即帶隙為 1.75 eV（電子伏特）。

研究人員還測試了太陽能電池，看看它們隨著時間的推移抵抗退化的能力。

100 多天后，新設計的電池保留了 92% 的性能，而對照設備（缺陷未減少的鈣鈦礦）僅保留了其初始性能的 76%。

在 55°C 下連續強光 300 小時的嚴酷測試中，新型太陽能電池保留了 76% 的性能，而控制設備則下降到 47%。