鈣鈦礦本身可以用作太陽能電池的活性材料，并且可以沉積成極薄的層狀，這為許多不同應用打開了大門。目前，鈣鈦礦主要以疊層形式進行探索，沉積在傳統(tǒng)的硅太陽能電池上。

太陽能電池板的效率越高，總系統(tǒng)成本就越低，從住宅屋頂等受限區(qū)域獲得的電力就越多。

隆基目前保持著硅太陽能電池效率的最高紀錄，略高于27%。該公司最近利用硅-鈣鈦礦疊層實現了34.6%的效率。德國弗勞恩霍夫太陽能研究所(Fraunhofer ISE)的研究人員模擬了疊層的實際效率，最高可達39.5%，遠遠超過硅本身的效率。

Caelux 首席技術官 Ernest “Charlie” Hasselbrink 表示，鈣鈦礦串聯材料可用于各種規(guī)模的太陽能產品和項目，從移動設備到公用事業(yè)規(guī)模的太陽能項目，但最令人興奮的直接應用之一可能是屋頂太陽能。

2T 或 4T

目前業(yè)界正在探索兩種主要架構：兩端(2T)和四端(4T)架構。4T串聯結構的兩個電池之間具有獨立的電氣連接，而2T架構則是串聯的。

雖然隆基創(chuàng)下的串聯電池紀錄是基于2T架構創(chuàng)造的，該架構的效率提升略高，但哈塞爾布林克認為4T串聯電池的應用前景更佳，原因如下。隨著人們不斷探索鈣鈦礦化學技術，以提高該領域的可靠性和長期性能，4T架構或將為研究人員提供更靈活的選擇。

首先，4T鈣鈦礦可以放置在與硅太陽能電池完全分離的基板上，而2T則不能。這一點可能很重要，因為它可以減少鈣鈦礦開發(fā)人員對基板選擇的限制，從而可能帶來更耐用的設計。性能的耐久性仍然是鈣鈦礦在實際應用中需要解決的核心問題。

“我們的方法是，把材料涂在玻璃上，這樣我們的客戶，也就是傳統(tǒng)的硅組件制造商，幾乎不需要做任何改變，”哈塞爾布林克說。“他們可以按照自己的方式生產面板。”

此外，4T 為帶隙設計提供了更好的靈活性。帶隙是指將半導體中的電子激發(fā)到更高能態(tài)所需的最小能量。對于 2T 串聯結構，電流必須匹配，這意味著一旦選定了電池的帶隙，鈣鈦礦電池帶隙的靈活性就會受到限制。而 4T 則提供了更寬的解空間，為更穩(wěn)定的化學反應提供了更大的靈活性。

哈塞爾布林克表示，通過將4T鈣鈦礦放置在其自身的基底上，它們可以受益于化學、機械和電氣隔離。通常，2T串聯結構會沉積在硅電池的紋理表面上，這會帶來略微更好的光吸收效果，但這也可能給鈣鈦礦開發(fā)人員在探索不同的化學和機械配置時帶來限制。

“為什么要為了一點小利益而限制解決空間呢?”哈塞爾布林克說。

Hasselbrink 表示，4T 串聯結構的另一個優(yōu)勢在于，它必須實現電壓匹配而非電流匹配，這有利于工藝和設計靈活性。超過 10-15% 的電流失配會對電池的耐用性造成重大挑戰(zhàn)，如果旁路不當，會導致電池溫度過高。相比之下，4T 串聯結構是電壓匹配的。

“太陽能電池的電壓與輻照度的依賴關系很小——即使輻照度下降一半，電壓也只會下降約5%。”哈塞爾布林克說道，“這不足以造成任何嚴重的不匹配、性能損失或可靠性問題。”

可擴展性

哈塞爾布林克表示，鈣鈦礦所實現的許多引人注目的領先效率都是采用非經濟可行的工藝實現的，并且往往忽略了可能大規(guī)模出現的制造缺陷問題。

他表示，Caelux 在開發(fā)實驗室流程時充分考慮了可擴展性，使用的設備要么是小型設備，要么是由與生產設備相同的供應商生產的。他表示，這種方法簡化了從研究到制造的過渡。

注重耐用性

哈塞爾布林克警告說，研發(fā)界可能過于注重效率的提高，而應該更多地關注耐用性和可靠性，這仍然是鈣鈦礦最重要的創(chuàng)新因素。

“國家可再生能源實驗室的效率圖表讓學術團隊有機會通過實現最佳效率，在世界舞臺上揚名立萬，”哈塞爾布林克說道。“創(chuàng)建類似的耐久性圖表可能具有巨大的價值：在精心策劃的戶外測試以及特定的標準化加速測試(可提供更快的反饋)中，都展現出最佳性能。”

他說，實驗室重視報告的可靠性可能會引導研究界朝著更重要的方向發(fā)展。