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這項發(fā)表在《科學(xué)進(jìn)展》上的發(fā)現(xiàn)的核心是鈦酸鋇（BaTiO?），這種材料以其將光轉(zhuǎn)化為電能的能力而聞名，盡管其本身的效率并不高。

科學(xué)家發(fā)現(xiàn)，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(chuàng)造出一種比單獨使用鈦酸鋇產(chǎn)生更多電能的結(jié)構(gòu)，即使使用更少的鈦酸鋇。

這種改進(jìn)令人矚目。相比同等數(shù)量的單獨鈦酸鋇，這種層狀結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的電量高達(dá)1000倍。研究人員還能夠通過調(diào)整每層的厚度來微調(diào)這種效果，從而控制系統(tǒng)的性能。

領(lǐng)導(dǎo)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(jié)構(gòu)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(zhuǎn)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(xué)原理在于層與層之間的相互作用。當(dāng)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(fā)生變化。層狀結(jié)構(gòu)增強(qiáng)了陽光的吸收，并促進(jìn)了自由移動電荷的產(chǎn)生，而這對于發(fā)電至關(guān)重要。

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

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

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

這項技術(shù)對太陽能的影響深遠(yuǎn)。與目前的硅基太陽能電池相比，采用這項技術(shù)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(huán)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(jìn)一步研究才能完全理解其背后的機(jī)制，但研究結(jié)果預(yù)示著太陽能電池板和光能設(shè)備的未來前景光明。通過巧妙地層疊不同的材料，科學(xué)家們開啟了更高效地利用光能發(fā)電的大門，這有可能徹底改變我們利用太陽能的方式。