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參考消息網9月15日報道 據《日本經濟新聞》9月10日報道，鈣鈦礦太陽能電池技術正被應用于高性能光學傳感器及顯示器發光元件的研究。早稻田大學的研究團隊成功研發出用于傳感器的鈣鈦礦晶體，能夠精確檢測物體表面形態。該技術有望應用于品控環節包括檢測產品缺陷，以及癌癥篩查等領域。 鈣鈦礦是一種立方體晶體結構，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化為電能或其他形式的能。 2009年，桐蔭橫濱大學的宮坂力特聘教授利用這些晶體率先研發出鈣鈦礦太陽能電池。這類太陽能電池具備傳統光伏系統所缺乏的柔性與輕質特性。由于其安裝適用場景大幅擴展，全球以量產為目標展開的研發競爭日趨激烈。 其發電原理基于光電效應，即當光照射到材料上時，電子會獲得光能的現象。光電效應可應用于光學傳感器。 早稻田大學副教授石井步(音)開發了一種鈣鈦礦晶體，它不僅可以檢測亮度，還可以感知人眼無法辨識的光學特性。它可以探測隨物體表面和反射角度變化的光振動信號。借助傳感器讀取這類信息將有望實現檢測物體形狀甚至細微凹痕的技術。 這種新型晶體即使在弱光條件下也能輕松產生電壓，這使得它可檢測到傳統傳感器難以捕捉的燭光環境下細微的振動差異。據稱，其靈敏度比市售傳感器高出約1000倍。 該技術的目標是應用于工業領域，如產品質量檢測(制成品劃痕)和工程結構監測(玻璃或建筑物的變形)。此外，該技術還有望通過分析細胞核的大小和形狀識別癌細胞。 鈣鈦礦太陽能電池通過吸收太陽光發電，反向通電或照射紫外光時也具有發光特性。通過調整原材料組合，可制造出發射藍、綠、紅三原色光的鈣鈦礦納米顆粒。 一旦應用于顯示器生產，其功耗可能低于電視和智能手機采用的有機電致發光技術。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光性能衰減較快，因此需要改進才能投入實用。石井認為：“顯示器等應用場景有望在未來5到10年內實現。” 全球范圍內正在開展利用鈣鈦礦特性實現發電以外用途的研究。今年6月，瑞士蘇黎世聯邦理工學院的研究小組開發出一款基于鈣鈦礦的光學傳感器，可以用單一傳感器同時捕獲光的三原色。相關研究成果的論文發表于英國《自然》周刊，或將有助于提升相機性能。 傳統上，檢測顏色需要使用多個光電傳感器分別捕捉光的紅、藍、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。而新開發的傳感器無需濾光片，只需一個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濟集團7月份預測，到2040年，鈣鈦礦太陽能電池的全球市場規模將達到4萬億日元(約合270億美元)，較2024年增長67倍。隨著需求增長推動普及，量產化將進一步降低成本。此外，采用鈣鈦礦的光學傳感器和發光元件也有望得到廣泛應用。 |
