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美國(guó)能源部勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Lawrence Berkeley National Laboratory）的科學(xué)家開(kāi)發(fā)了一種鈣鈦礦結(jié)構(gòu)的鐵電化合物，它可能適合于生產(chǎn)無(wú)鉛鈣鈦礦光伏電池。

據(jù)悉，這種材料是一種晶體太陽(yáng)能材料，具有內(nèi)置電場(chǎng)，也稱為“鐵電性”。由于這一發(fā)現(xiàn)，制造太陽(yáng)能電池設(shè)備將會(huì)變得更簡(jiǎn)單、也更便宜，而且效率也會(huì)更高。

太陽(yáng)能電池板需要將太陽(yáng)能轉(zhuǎn)化為電能，而其中就需要電場(chǎng)來(lái)將正電荷與負(fù)電荷分開(kāi)。有鑒于此，制造商們通常會(huì)花費(fèi)大量資金在太陽(yáng)能電池的每一層上摻雜相關(guān)化學(xué)物質(zhì)。

勞倫斯伯克利國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的新研究則提供了一種全新的簡(jiǎn)便方法。據(jù)稱，這種新型鐵電材料在實(shí)驗(yàn)室中由三溴化銫鍺（CsGeBr3或CGB）制成，為制造太陽(yáng)能電池器件提供了一種更簡(jiǎn)單且成本更低的方法。這項(xiàng)研究結(jié)果已于近期發(fā)表在了《科學(xué)進(jìn)展》雜志上。

研究人員表示，“這種新的鐵電材料為制造太陽(yáng)能電池設(shè)備打開(kāi)了一扇更方便的大門。與傳統(tǒng)的太陽(yáng)能材料不同，CGB晶體本身就是極化的，這意味著晶體的一側(cè)自然會(huì)產(chǎn)生正電荷，而另一側(cè)會(huì)產(chǎn)生負(fù)電荷。所以不需要摻雜任何化學(xué)物質(zhì)?！?/p>

不僅如此，這種材料還是一種無(wú)鉛“鹵化物鈣鈦礦”，這是一種新興的經(jīng)濟(jì)實(shí)惠且易于制造的太陽(yáng)能材料。通常，性能最好的鹵化物鈣鈦礦都含有鉛，而鉛會(huì)污染環(huán)境并引起公眾健康問(wèn)題。但上述新材料不含鉛，性能也未受影響。

“想象一下，有這樣一種無(wú)鉛太陽(yáng)能材料，它不僅可以從太陽(yáng)中獲取能量，而且還具有自然、自發(fā)形成的電場(chǎng)，太陽(yáng)能和電子行業(yè)的前景非常令人興奮，”研究人員們表示。

還值得一提的是，研究人員發(fā)現(xiàn)CGB的光吸收是可調(diào)的——跨越可見(jiàn)光到紫外光的光譜，這是太陽(yáng)能電池高能量轉(zhuǎn)換效率的理想范圍。他們指出，在傳統(tǒng)的鐵電體中很少發(fā)現(xiàn)這種可調(diào)性。

研究人員還指出，CGB不僅可以降低太陽(yáng)能電池的制造成本，還可以用于推進(jìn)新一代傳感器和對(duì)光做出響應(yīng)的超穩(wěn)定存儲(chǔ)設(shè)備。

“我們預(yù)計(jì)這項(xiàng)研究將為進(jìn)一步探索這類半導(dǎo)體鐵電材料開(kāi)辟一條道路，并挖掘出多功能材料（如光鐵電材料）的新可能性。”他們總結(jié)道。