來自德國馬丁路德大學哈勒-維滕貝格分校的一支研究團隊公布了太陽能技術的一項重大進展，揭示了一種顯著提高某些材料光照發電量的方法。他們的方法是將不同晶體的超薄層按精確的順序堆疊，從而制成一種性能遠超傳統材料的太陽能吸收器。

這項發表在《科學進展》上的發現的核心是鈦酸鋇（BaTiO?），這種材料以其將光轉化為電能的能力而聞名，盡管其本身的效率并不高。

科學家發現，通過將薄層鈦酸鋇嵌入另外兩種材料——鈦酸鍶和鈦酸鈣之間，他們可以創造出一種比單獨使用鈦酸鋇產生更多電能的結構，即使使用更少的鈦酸鋇。

這種改進令人矚目。相比同等數量的單獨鈦酸鋇，這種層狀結構產生的電量高達1000倍。研究人員還能夠通過調整每層的厚度來微調這種效果，從而控制系統的性能。

領導這項研究的阿卡什·巴特納加爾博士告訴《光明新聞》： “這里重要的是鐵電材料與順電材料交替使用。”他指出，雖然順電材料不會自然分離電荷，但它們在特殊條件下（例如在低溫下或結構略有變化的情況下）可以像鐵電體一樣工作。

鈦酸鋇可以將光轉化為電能，盡管其本身的效率不是很高。

這一性能飛躍背后的科學原理在于層與層之間的相互作用。當這些材料堆疊在一起時，它們吸收光和管理電荷的能力會發生變化。層狀結構增強了陽光的吸收，并促進了自由移動電荷的產生，而這對于發電至關重要。

巴特納加爾說：“晶格層之間的相互作用似乎會導致更高的介電常數——換句話說，由于可見光子的激發，電子能夠更容易地流動。”

為了構建這種新材料，研究團隊使用高功率激光將晶體蒸發，然后將其重新沉積成厚度僅為 200 納米的層。最終，他們構建出了一個由 500 層堆疊而成的結構。

在激光照射下進行測試時，這種“晶體夾層”產生的電流比同等厚度的純鈦酸鋇電流強1000倍，盡管光電元件數量減少了三分之二。事實證明，這種效果非常穩定，在六個月內幾乎保持恒定。

這項技術對太陽能的影響深遠。與目前的硅基太陽能電池相比，采用這項技術制造的太陽能電池板效率更高，占用空間更小，這對于空間有限的城市環境尤其具有吸引力。此外，由于無需特殊包裝，這種材料制造更簡單，也更耐用。

雖然還需要進一步研究才能完全理解其背后的機制，但研究結果預示著太陽能電池板和光能設備的未來前景光明。通過巧妙地層疊不同的材料，科學家們開啟了更高效地利用光能發電的大門，這有可能徹底改變我們利用太陽能的方式。