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参考消息网9月15日报道 据《日本经济新闻》9月10日报道，钙钛矿太阳能电池技术正被应用于高性能光学传感器及显示器发光元件的研究。早稻田大学的研究团队成功研发出用于传感器的钙钛矿晶体，能够精确检测物体表面形态。该技术有望应用于品控环节包括检测产品缺陷，以及癌症筛查等领域。 钙钛矿是一种立方体晶体结构，在具有良好吸光特性的碘、铅等元素的原子上覆盖着甲基胺分子。它可以将吸收的光能转化为电能或其他形式的能。 2009年，桐荫横滨大学的宫坂力特聘教授利用这些晶体率先研发出钙钛矿太阳能电池。这类太阳能电池具备传统光伏系统所缺乏的柔性与轻质特性。由于其安装适用场景大幅扩展，全球以量产为目标展开的研发竞争日趋激烈。 其发电原理基于光电效应，即当光照射到材料上时，电子会获得光能的现象。光电效应可应用于光学传感器。 早稻田大学副教授石井步(音)开发了一种钙钛矿晶体，它不仅可以检测亮度，还可以感知人眼无法辨识的光学特性。它可以探测随物体表面和反射角度变化的光振动信号。借助传感器读取这类信息将有望实现检测物体形状甚至细微凹痕的技术。 这种新型晶体即使在弱光条件下也能轻松产生电压，这使得它可检测到传统传感器难以捕捉的烛光环境下细微的振动差异。据称，其灵敏度比市售传感器高出约1000倍。 该技术的目标是应用于工业领域，如产品质量检测(制成品划痕)和工程结构监测(玻璃或建筑物的变形)。此外，该技术还有望通过分析细胞核的大小和形状识别癌细胞。 钙钛矿太阳能电池通过吸收太阳光发电，反向通电或照射紫外光时也具有发光特性。通过调整原材料组合，可制造出发射蓝、绿、红三原色光的钙钛矿纳米颗粒。 一旦应用于显示器生产，其功耗可能低于电视和智能手机采用的有机电致发光技术。然而，钙钛矿纳米颗粒仍存在高水溶性和低耐久性等需要解决的课题。 某些颜色的纳米颗粒发光性能衰减较快，因此需要改进才能投入实用。石井认为：“显示器等应用场景有望在未来5到10年内实现。” 全球范围内正在开展利用钙钛矿特性实现发电以外用途的研究。今年6月，瑞士苏黎世联邦理工学院的研究小组开发出一款基于钙钛矿的光学传感器，可以用单一传感器同时捕获光的三原色。相关研究成果的论文发表于英国《自然》周刊，或将有助于提升相机性能。 传统上，检测颜色需要使用多个光电传感器分别捕捉光的红、蓝、绿三原色。并且由于使用了滤光片，只允许特定颜色的光线通过，因此捕获的光线仅被利用了三分之一。而新开发的传感器无需滤光片，只需一个传感器即可利用所有光线。通过缩小传感器尺寸，还可将分辨率提高三倍以上。 市场研究公司富士经济集团7月份预测，到2040年，钙钛矿太阳能电池的全球市场规模将达到4万亿日元(约合270亿美元)，较2024年增长67倍。随着需求增长推动普及，量产化将进一步降低成本。此外，采用钙钛矿的光学传感器和发光元件也有望得到广泛应用。 |
