誰需要窗簾？有一天，你可以阻擋下午的眩光，并用吸收陽光的可變窗戶加熱，為你的電子設(shè)備充電。1月22日，在Nature Materials上發(fā)表的一個(gè)能夠在透明窗格和深色太陽能電池之間切換的高科技原型面板材料。負(fù)責(zé)吸收太陽的面板中的層具有原子，其在高溫下僅將其自身排列成光吸收晶體結(jié)構(gòu)。當(dāng)被加熱時(shí)，這些原子會(huì)形成一種被稱為鈣鈦礦的深色晶體，這是太陽能電池行業(yè)的新寵兒。
普渡大學(xué)化學(xué)工程師Letian Dou及其同事們只能在太陽能電池中形成這些采光晶體，將熱量轉(zhuǎn)化為攝氏105度，比普通的陽光噴射窗要熱得多。該團(tuán)隊(duì)正在努力將該閾值降低到70°C以下，這樣僅靠陽光就能觸發(fā)開關(guān)。目前，鈣鈦礦的原子保持鎖定在晶體結(jié)構(gòu)中，直到暴露于潮濕環(huán)境中，這些原子撞擊原子并使材料再次透明。研究人員仍然需要找到一種方法來停用太陽能電池模式，而無需手頭噴灑一瓶水。這項(xiàng)技術(shù)有朝一日可以用于擋風(fēng)玻璃，可以為電動(dòng)汽車充電，并且在太陽在外面烤時(shí)保持停放的汽車內(nèi)部涼爽。
Tsutomu Miyasaka的任務(wù)是建立一個(gè)更好的太陽能電池。那是在二十一世紀(jì)初，日本科學(xué)家想用更堅(jiān)固，更有效的方法來取代他用來捕捉陽光的微妙分子。所以當(dāng)一個(gè)學(xué)生告訴他一個(gè)不同尋常的不熟悉的材料時(shí)，我們必須嘗試。他說這種材料“非常奇怪”，但他總是熱衷于測(cè)試任何可能對(duì)光線產(chǎn)生反應(yīng)的東西。其他科學(xué)家通過被稱為鈣鈦礦的材料發(fā)電并且產(chǎn)生光。日本橫濱大學(xué)的Miyasaka想知道材料是否也可以做相反的事情：吸收陽光并將其轉(zhuǎn)化為電能。令他驚訝的是，這個(gè)想法奏效了。當(dāng)他和他的團(tuán)隊(duì)用非常薄的鈣鈦礦層代替太陽能電池的光敏元件時(shí)，照射的電池會(huì)發(fā)出電流。
2009年在美國化學(xué)學(xué)會(huì)雜志上報(bào)道的結(jié)果也激起了其他科學(xué)家的興趣。鈣鈦礦的特性使它（以及其他鈣鈦礦家族）非常適合從太陽光高效地產(chǎn)生能量。也許，一些科學(xué)家認(rèn)為，這種鈣鈦礦有一天可能會(huì)超越硅，這是世界上超過90％的太陽能電池中使用的吸光材料。最初的興奮迅速轉(zhuǎn)化為有希望的早期結(jié)果。對(duì)于任何太陽能電池來說，一個(gè)重要指標(biāo)是太陽能轉(zhuǎn)化效率。也就是說，撞擊其表面的太陽光實(shí)際上轉(zhuǎn)化為電能的效率。按照該標(biāo)準(zhǔn)，鈣鈦礦太陽能電池已經(jīng)可以發(fā)光產(chǎn)生能量，其效率比歷史上任何以前的太陽能電池材料都快。宮坂團(tuán)隊(duì)2009年報(bào)告中指出，鈣鈦礦太陽能電池效率僅為3.8％，今年高達(dá)22％。今天，這種材料幾乎與芯片相媲美，科學(xué)家們已經(jīng)用了60多年的時(shí)間來提高效率。
科羅拉多州的國家可再生能源實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)家Jao van de Lagemaat說：“人們非常興奮，因?yàn)殁}鈦礦的效率已經(jīng)快速攀升。真的感覺這就是現(xiàn)在正在開展的工作?！爆F(xiàn)在，鈣鈦礦太陽能電池正處于一個(gè)十字路口。實(shí)驗(yàn)室研究已經(jīng)證明了它們的潛力：它們比經(jīng)過時(shí)間考驗(yàn)的硅太陽能電池更便宜，更容易制作。雖然鈣鈦礦不太可能完全取代硅，但新材料可以搭載到現(xiàn)有的硅電池上，以創(chuàng)造出非常有效的電池。鈣鈦礦還可以在傳統(tǒng)硅電池平坦的新應(yīng)用中利用太陽能，例如作為窗戶上的吸光涂層，或作為陰天工作的太陽能電池板，甚至吸收室內(nèi)環(huán)境陽光。
不過，鈣鈦礦是否能夠?qū)崿F(xiàn)這一飛躍，取決于目前的研究工作是否能解決一些缺點(diǎn)。例如，它們?cè)诟邷睾统睗駰l件下降解的趨勢(shì)對(duì)于在陽光下花費(fèi)數(shù)小時(shí)的產(chǎn)品并不是很好的特征。所以科學(xué)家們正在努力提高穩(wěn)定性而不殺死效率。牛津大學(xué)的物理學(xué)家亨利斯奈斯說：“有挑戰(zhàn)，但我認(rèn)為我們正在努力使這些東西穩(wěn)定下來。然而，在一個(gè)被硅控制的行業(yè)中，為鈣鈦礦找到一個(gè)市場(chǎng)需要以創(chuàng)造性的方式來獲取太陽能?！?/p>
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