來源:參考消息網(wǎng)

參考消息網(wǎng)9月15日?qǐng)?bào)道據(jù)《日本經(jīng)濟(jì)新聞》9月10日?qǐng)?bào)道，鈣鈦礦太陽能電池技術(shù)正被應(yīng)用于高性能光學(xué)傳感器及顯示器發(fā)光元件的研究。早稻田大學(xué)的研究團(tuán)隊(duì)成功研發(fā)出用于傳感器的鈣鈦礦晶體，能夠精確檢測物體表面形態(tài)。該技術(shù)有望應(yīng)用于品控環(huán)節(jié)包括檢測產(chǎn)品缺陷，以及癌癥篩查等領(lǐng)域。

鈣鈦礦是一種立方體晶體結(jié)構(gòu)，在具有良好吸光特性的碘、鉛等元素的原子上覆蓋著甲基胺分子。它可以將吸收的光能轉(zhuǎn)化為電能或其他形式的能。

2009年，桐蔭橫濱大學(xué)的宮坂力特聘教授利用這些晶體率先研發(fā)出鈣鈦礦太陽能電池。這類太陽能電池具備傳統(tǒng)光伏系統(tǒng)所缺乏的柔性與輕質(zhì)特性。由于其安裝適用場景大幅擴(kuò)展，全球以量產(chǎn)為目標(biāo)展開的研發(fā)競爭日趨激烈。

其發(fā)電原理基于光電效應(yīng)，即當(dāng)光照射到材料上時(shí)，電子會(huì)獲得光能的現(xiàn)象。光電效應(yīng)可應(yīng)用于光學(xué)傳感器。

早稻田大學(xué)副教授石井步(音)開發(fā)了一種鈣鈦礦晶體，它不僅可以檢測亮度，還可以感知人眼無法辨識(shí)的光學(xué)特性。它可以探測隨物體表面和反射角度變化的光振動(dòng)信號(hào)。借助傳感器讀取這類信息將有望實(shí)現(xiàn)檢測物體形狀甚至細(xì)微凹痕的技術(shù)。

這種新型晶體即使在弱光條件下也能輕松產(chǎn)生電壓，這使得它可檢測到傳統(tǒng)傳感器難以捕捉的燭光環(huán)境下細(xì)微的振動(dòng)差異。據(jù)稱，其靈敏度比市售傳感器高出約1000倍。

該技術(shù)的目標(biāo)是應(yīng)用于工業(yè)領(lǐng)域，如產(chǎn)品質(zhì)量檢測(制成品劃痕)和工程結(jié)構(gòu)監(jiān)測(玻璃或建筑物的變形)。此外，該技術(shù)還有望通過分析細(xì)胞核的大小和形狀識(shí)別癌細(xì)胞。

鈣鈦礦太陽能電池通過吸收太陽光發(fā)電，反向通電或照射紫外光時(shí)也具有發(fā)光特性。通過調(diào)整原材料組合，可制造出發(fā)射藍(lán)、綠、紅三原色光的鈣鈦礦納米顆粒。

一旦應(yīng)用于顯示器生產(chǎn)，其功耗可能低于電視和智能手機(jī)采用的有機(jī)電致發(fā)光技術(shù)。然而，鈣鈦礦納米顆粒仍存在高水溶性和低耐久性等需要解決的課題。

某些顏色的納米顆粒發(fā)光性能衰減較快，因此需要改進(jìn)才能投入實(shí)用。石井認(rèn)為：“顯示器等應(yīng)用場景有望在未來5到10年內(nèi)實(shí)現(xiàn)?！?/p>

全球范圍內(nèi)正在開展利用鈣鈦礦特性實(shí)現(xiàn)發(fā)電以外用途的研究。今年6月，瑞士蘇黎世聯(lián)邦理工學(xué)院的研究小組開發(fā)出一款基于鈣鈦礦的光學(xué)傳感器，可以用單一傳感器同時(shí)捕獲光的三原色。相關(guān)研究成果的論文發(fā)表于英國《自然》周刊，或?qū)⒂兄谔嵘鄼C(jī)性能。

傳統(tǒng)上，檢測顏色需要使用多個(gè)光電傳感器分別捕捉光的紅、藍(lán)、綠三原色。并且由于使用了濾光片，只允許特定顏色的光線通過，因此捕獲的光線僅被利用了三分之一。而新開發(fā)的傳感器無需濾光片，只需一個(gè)傳感器即可利用所有光線。通過縮小傳感器尺寸，還可將分辨率提高三倍以上。

市場研究公司富士經(jīng)濟(jì)集團(tuán)7月份預(yù)測，到2040年，鈣鈦礦太陽能電池的全球市場規(guī)模將達(dá)到4萬億日元(約合270億美元)，較2024年增長67倍。隨著需求增長推動(dòng)普及，量產(chǎn)化將進(jìn)一步降低成本。此外，采用鈣鈦礦的光學(xué)傳感器和發(fā)光元件也有望得到廣泛應(yīng)用。（編譯/劉林）