美國(guó)麻省理工學(xué)院（MIT）和美國(guó)斯坦福大學(xué)的研究人員聯(lián)合試制出了由單晶硅太陽(yáng)能電池和鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池層疊而成的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)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(guò)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(yáng)能電池。

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

不過(guò)，對(duì)鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池而言，可用于發(fā)電的光波長(zhǎng)區(qū)域稍偏向于短波長(zhǎng)區(qū)。而對(duì)現(xiàn)在主流的太陽(yáng)能電池硅類(lèi)太陽(yáng)能電池而言，長(zhǎng)波長(zhǎng)的可見(jiàn)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(lái)，可以使用更廣泛波長(zhǎng)的光和近紅外線，能實(shí)現(xiàn)效率遠(yuǎn)超過(guò)現(xiàn)有硅類(lèi)太陽(yáng)能電池的太陽(yáng)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(yáng)能電池、底層單元采用單晶硅太陽(yáng)能電池的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)能電池。

據(jù)MIT介紹，以前也有將鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池和硅類(lèi)太陽(yáng)能電池簡(jiǎn)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(yáng)能電池做成一個(gè)整體元件。

不過(guò)，試制出的串聯(lián)結(jié)構(gòu)的太陽(yáng)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(yáng)能電池和鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池因元件優(yōu)化不充分，各太陽(yáng)能電池的單體性能都很低，（2）鈣鈦礦型太陽(yáng)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(yáng)能電池單體的轉(zhuǎn)換效率為13.8％，鈣鈦礦型太陽(yáng)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(yáng)能電池還有發(fā)展空間：如果采用優(yōu)化技術(shù)，使各太陽(yáng)能電池達(dá)到最高效率，那么此次串聯(lián)結(jié)構(gòu)太陽(yáng)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(yáng)能電池作為主要材料之一使用鉛（Pb）以及鈣鈦礦型太陽(yáng)能電池容易劣化、元件壽命較短。不過(guò)，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）