美國麻省理工學(xué)院（MIT）和美國斯坦福大學(xué)的研究人員聯(lián)合試制出了由單晶硅太陽能電池和鈣鈦礦型太陽能電池層疊而成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池。雖然轉(zhuǎn)換效率還不夠高，只有13.7％，但雙方制定了轉(zhuǎn)換效率達(dá)到29％的目標(biāo)，“最終還有可能超過35％”（論文）。如果目標(biāo)得以實(shí)現(xiàn)，這有可能成為轉(zhuǎn)換效率高且制造成本低的太陽能電池。

最近幾年，鈣鈦礦型太陽能電池的性能顯著提高，2014年有報(bào)告稱轉(zhuǎn)換效率達(dá)到了20.1％。由于材料費(fèi)低，制造工藝也簡單，因此將來有可能給太陽能電池市場(chǎng)帶來巨大影響。

不過，對(duì)鈣鈦礦型太陽能電池而言，可用于發(fā)電的光波長區(qū)域稍偏向于短波長區(qū)。而對(duì)現(xiàn)在主流的太陽能電池——硅類太陽能電池而言，長波長的可見光和近紅外線更有助于發(fā)電。因此，研究人員之間普遍認(rèn)為：將兩者組合起來，可以使用更廣泛波長的光和近紅外線，能實(shí)現(xiàn)效率遠(yuǎn)超過現(xiàn)有硅類太陽能電池的太陽能電池。

最早嘗試將兩者組合在一起的是MIT。MIT試制出了頂層單元采用鈣鈦礦型太陽能電池、底層單元采用單晶硅太陽能電池的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池。

據(jù)MIT介紹，以前也有將鈣鈦礦型太陽能電池和硅類太陽能電池簡單重疊的例子，但是分別導(dǎo)出電力。這次是第一次將兩種太陽能電池做成一個(gè)整體元件。

不過，試制出的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率只有13.7％。論文中指出，轉(zhuǎn)換效率低的原因是：（1）MIT等制作的單晶硅太陽能電池和鈣鈦礦型太陽能電池因元件優(yōu)化不充分，各太陽能電池的單體性能都很低，（2）鈣鈦礦型太陽能電池中的電流特別小，整個(gè)元件的電流值有限等。關(guān)于（1），單晶硅太陽能電池單體的轉(zhuǎn)換效率為13.8％，鈣鈦礦型太陽能電池單體的轉(zhuǎn)換效率為13.5％。

MIT認(rèn)為此次試制的串聯(lián)結(jié)構(gòu)太陽能電池還有發(fā)展空間：如果采用優(yōu)化技術(shù)，使各太陽能電池達(dá)到最高效率，那么此次串聯(lián)結(jié)構(gòu)太陽能電池的轉(zhuǎn)換效率將達(dá)到29.0％。

目前面臨的課題是：鈣鈦礦型太陽能電池作為主要材料之一使用鉛（Pb）以及鈣鈦礦型太陽能電池容易劣化、元件壽命較短。不過，最近的研發(fā)正在尋找Pb替代材料和改善壽命。（記者：野澤 哲生）