新天工開物 | 導(dǎo)電玻璃抹上它，室內(nèi)自然光也能發(fā)電

兩塊普通玻璃貼合一起，基于導(dǎo)電玻璃搭建正負(fù)極，涂抹鈣鈦礦溶液和多道工序干燥處理后，它便可進(jìn)化成為一塊鈣鈦礦電池。最大特點(diǎn)是不僅能在太陽(yáng)光下發(fā)電，在室內(nèi)電燈、燭光等弱光下也能發(fā)電，甚至“十五的月亮”的光照也能發(fā)出電流。室內(nèi)照明光或者自然光等弱光發(fā)出的電流可以支持時(shí)鐘、日歷、傳感器、小夜燈、墨水屏畫框以及穿戴設(shè)備等生活用品的使用。

鈣鈦礦光伏玻璃。

1月22日，技術(shù)發(fā)明人、華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心教授陳煒告訴記者，他們研制的這款鈣鈦礦光伏玻璃電能轉(zhuǎn)換效率已逼近世界紀(jì)錄，在業(yè)內(nèi)處于領(lǐng)先水平。

【研發(fā)者說(shuō)】

講述人：華中科技大學(xué)武漢光電國(guó)家研究中心教授、九曜光電首席科學(xué)家 陳煒

鈣鈦礦光伏電池核心創(chuàng)新點(diǎn)在于鈣鈦礦溶液的配方。我們成功開發(fā)出十余種不同配方的鈣鈦礦溶液，以適應(yīng)各種應(yīng)用場(chǎng)景下的鈣鈦礦電池制備需求。

鈣鈦礦太陽(yáng)能電池的相關(guān)原料。

從普通玻璃到成品鈣鈦礦光伏電池的轉(zhuǎn)變需經(jīng)歷15道工序。首先在鈣鈦礦溶液調(diào)配完畢后，將其注入涂布設(shè)備。通過(guò)精密的涂布工藝，將液體均勻涂抹于導(dǎo)電玻璃表面。根據(jù)不同工藝要求，涂層厚度和層數(shù)會(huì)有顯著差異，有的僅需單層涂布，有的則需要兩至三層的疊加。每完成一層涂布后，都需要立即轉(zhuǎn)入下一工序進(jìn)行處理。涂布完成后，還需經(jīng)過(guò)抽真空和低溫固化處理，溫度范圍大多低于150℃。所以鈣鈦礦也兼容柔性塑料襯底可以做成柔性電池產(chǎn)品。

工作人員正在生產(chǎn)鈣鈦礦光伏玻璃。

當(dāng)導(dǎo)電玻璃完成涂布工序后，便形成了電池的基本雛形。隨后進(jìn)入激光刻蝕階段，通過(guò)精準(zhǔn)的劃線工藝將電池分割成獨(dú)立的單元，猶如電路中的串聯(lián)結(jié)構(gòu)。仔細(xì)觀察可見，鈣鈦礦光伏玻璃表面布滿了規(guī)則的線條。之后，通過(guò)兩次蒸鍍工藝形成內(nèi)部的電荷傳輸層和電極結(jié)構(gòu)。最后采用熱壓機(jī)將各功能層均勻貼合，最終形成完整的鈣鈦礦光伏電池，輕松將光能轉(zhuǎn)化為電能。

陳煒教授演示用手機(jī)藍(lán)牙控制一款自研的鈣鈦礦時(shí)鐘，墨水屏可顯示時(shí)間、日歷、溫度等，無(wú)需外部充電。

與占據(jù)市場(chǎng)主導(dǎo)地位的晶硅電池相比，鈣鈦礦電池展現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)：更高的理論效率、更低的制備溫度、更簡(jiǎn)化的生產(chǎn)工藝以及更具競(jìng)爭(zhēng)力的量產(chǎn)成本。

特別值得一提的是，鈣鈦礦電池在弱光條件下的表現(xiàn)尤為突出。即使在室內(nèi)照明環(huán)境下，也能實(shí)現(xiàn)持續(xù)發(fā)電。通過(guò)實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證，即便是“十五的月亮”這樣的微弱光源，也能激發(fā)電池產(chǎn)生微弱電流。這使得鈣鈦礦光伏電池形成了首個(gè)區(qū)別于晶硅的優(yōu)勢(shì)應(yīng)用場(chǎng)景，即室內(nèi)光伏。

陳煒教授團(tuán)隊(duì)研發(fā)的多款鈣鈦礦太陽(yáng)能電池產(chǎn)品，有墨水屏電子相框、手寫板、充電板等。

目前，我們的鈣鈦礦電池能量轉(zhuǎn)換效率已接近晶硅電池水平，具備了從效率端挑戰(zhàn)傳統(tǒng)晶硅電池主導(dǎo)地位的基礎(chǔ)。未來(lái)要進(jìn)一步改進(jìn)使用壽命，結(jié)合其柔性特質(zhì)和輕量化設(shè)計(jì)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池可以具有廣闊的市場(chǎng)應(yīng)用前景。

【大眾點(diǎn)評(píng)】

講述人：武漢華鳴新能源有限公司創(chuàng)始人 戴樂(lè)天

我們將九曜光電生產(chǎn)的鈣鈦礦電池用在了智能門鎖上，用戶反饋預(yù)期可以幾年不用換電池，體驗(yàn)感大幅提升。而傳統(tǒng)干電池需數(shù)月更換電池。還有裝上鈣鈦礦電池的鍵盤、鼠標(biāo)、溫濕度傳感器、物聯(lián)網(wǎng)低功耗設(shè)備等產(chǎn)品，無(wú)需使用干電池或紐扣電池，既提升用戶便利度，又減少?gòu)U棄電池污染。

我們對(duì)九曜光電的鈣鈦礦電池做過(guò)系統(tǒng)測(cè)試，其轉(zhuǎn)換效率、穩(wěn)定性均處于國(guó)內(nèi)鈣鈦礦企業(yè)第一梯隊(duì)。傳統(tǒng)晶硅電池依賴直射強(qiáng)光，一旦光照角度偏移或光線不足，發(fā)電效率就會(huì)驟降甚至無(wú)法工作；而九曜光電的產(chǎn)品聚焦室內(nèi)弱光領(lǐng)域，鈣鈦礦材料在弱光下的發(fā)電效率遠(yuǎn)超傳統(tǒng)晶硅電池，這正是我們看好的未來(lái)方向——畢竟人們更多生活在室內(nèi)弱光環(huán)境中，光伏產(chǎn)品貼近大眾生活場(chǎng)景才更具市場(chǎng)潛力。

（長(zhǎng)江日?qǐng)?bào)記者楊佳峰 整理 攝影：記者胡冬冬）

【編輯：丁翾】