陳根：鈣鈦礦的探索之路，推向太陽能電池技術走向新階段

文/陳根

與傳統太陽能電池相比，鈣鈦礦在轉換效率方面顯示出巨大的潛力，因而作為下一代太陽能電池一持續被研究人員關注著。同時，儘管鈣鈦礦在效率上可能有很大的飛躍，但事實證明，保持電池的所有元素穩定和工作秩序依然是一項具有挑戰性的任務。

近日，澳大利亞的科學家們偶然發現了解決其中一個關鍵原因的方法，即可以利用高強度光來避免通常困擾電池性能的變形。

在新研究中，研究人員重點研究了一種鈣鈦礦太陽能電池，這種鈣鈦礦太陽能電池利用了一類稱為混合滷化物鈣鈦礦的材料，與此前的設計相比，它對水分，紫外線和高溫具有更好的耐受性，並被譽為「範式轉變」。但是混合滷化物鈣鈦礦也面臨穩定性問題，經常遇到所謂的光誘導相分離。

當包括陽光在內的光線撞擊細胞並使其精細排列的元素變形時，就會發生這種情況。這反過來又損害了電池吸收光的能力，從而也影響了其性能。

然而，在研究中，研究人員意外發現，當增加激發強度，離子晶格中的局部應變，這是分離的原始原因，人體高強度的光反而使它們融合在一起，完全避免了致命的變形。

這意味著，在正常的陽光充足的日子裡，強度很低，以至於這些變形仍然是局部的。但是，如果找到一種方法將激發增加到某個閾值以上，例如使用太陽能濃縮器，則能夠使分離消失。

這些發現的意義是顯著的，這為用光強度控制局部滷化物離子組成的能力，並為在濃縮器和串聯太陽能電池以及高功率發光器件和光存儲器應用中，使用混合滷化物鈣鈦礦提供了機會。

其研究結果已發表在自然上。