“三頭”六臂，三面逢“源”的鈣鈦礦！

材料牛注：鈣鈦礦太陽能電池的研究炙手可熱，但是大部分研究僅限于光電效應，而通常意義上的多源發電設備也僅僅是將不同機制的發電材料簡單粗暴的組合。芬蘭科學家的研究為我們帶來了“三頭”六臂，三面逢“源”的鈣鈦礦，光電、熱電和壓電性能火力全開。

芬蘭的研究人員研發了一種新型材料，它可以同時從光、熱和機械力中獲取能量，這很有可能淘汰當前小型設備中使用的電池。如果你想使用多種方法來發電，例如廢熱和運動，你通常需要將利用不同機制發電的產品結合在一起。 現在芬蘭奧盧大學的研究人員發現了一種能夠同時利用光、熱和機械力產生能量的晶體礦物材料，為多源發電設備開辟了全新的可能。

研究人員使用的材料是鈣鈦礦材料，一組具有與天然存在的鈦酸鈣（CaTiO 3）礦物相同晶型的礦物質，并且已知其具有幫助太陽能電池促進光電轉化的能力 ，甚至有助于產生超高效的發光晶體。不同類型的鈣鈦礦具有利用不同類型能量的能力。例如， 當某種類型的鈣鈦礦太陽能電池暴露于光照下時，光子使得晶體中的電子越過“能隙”并產生電流；而當將熱能或熱作用于另一種類型的鈣鈦礦時，其中電子的激發導致電流流動（稱為熱電效應）時，也會發生類似的效應。使這種材料變形也可以產生電流，由于對外部刺激的響應而使得鈣鈦礦中的結晶原子結構彎曲，導致結構中的電子的磁偶極子被迫失準，從而產生電流，即所謂的壓電效應。

奧盧大學團隊使用的材料則能夠同時利用這三種類型的能量產生電流。所討論的鈣鈦礦的類型由所謂的KBNNO產生，其是在添加大量的鋇和鎳來改性KNbO 3納米晶體時形成的。 以前的研究只集中在零下幾百攝氏度下KBNNO的光電和磁性性質，并且沒有測試壓力或溫度的影響。 根據研究人員介紹，他們的工作是第一次在室溫以上完整地評估了壓力、熱、磁和光對KBNNO地所有性能的影響。

研究人員聲稱，他們的初步實驗表明，KBNNO非常適合利用光產生電流，但是它在熱和壓力下產生電流的能力不如其他鈣鈦礦那么好。 但他們有信心，改變KBNNO中的元素平衡將大大提高其壓電和熱電能力。“所有這些性能都可能被調整到最大化”，奧盧大學博士Yang Bai說，他打算在明年建立一個多能源設備的原型。 “這將推動物聯網和智能城市的發展，使其中耗電的傳感器和設備可以擁有可持續的能源。”

目前，研究人員在探索鈉的添加可能帶來的潛在的提高，并希望最終將其發現商業化，指出其生產是一個直接和可擴展的過程。 研究人員還認為，這種類型的材料最終可以用于移動設備中來補充電池，以提高能量效率和減少再充電周期，或者有一天，創建多能量收集單元，甚至可能使小型設備的電池被淘汰。

目前該研究成果已在期刊Applied Physics Letters發表。

原文鏈接：Triple threat: Perovskite material generates electricity from light, heat, and movement.

文獻鏈接：Ferroelectric, pyroelectric, and piezoelectric properties of a photovoltaic perovskite oxide

本文由材料人編輯部丁菲菲提供素材，洪揚編譯，點我加入材料人編輯部

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