鈣鈦礦太陽能電池是一種新興的光伏技術(shù)，其功率轉(zhuǎn)換效率顯著提高到20%以上。

然而，PSC性能受到影響，因為鈣鈦礦材料包含可在一個工作日內(nèi)移動的離子缺陷。隨著這些缺陷的發(fā)生，它們會影響電池內(nèi)部的電氣環(huán)境。

鈣鈦礦材料負責吸收光以產(chǎn)生電荷，并且還有助于在電荷丟失到稱為“重組”的過程之前將電荷提取到外部電路中。

大多數(shù)有害的重組可以發(fā)生在太陽能電池內(nèi)的不同位置。在一些設(shè)計中，它主要發(fā)生在鈣鈦礦中，而在另一些設(shè)計中，它發(fā)生在鈣鈦礦的邊緣，在那里它與稱為傳輸層的相鄰材料接觸。

來自樸茨茅斯大學，南安普頓大學和巴斯大學的研究人員現(xiàn)在已經(jīng)開發(fā)出一種方法來調(diào)整傳輸層的性質(zhì)，以促使鈣鈦礦內(nèi)的離子缺陷以這樣的方式移動，即它們抑制重組并導致更有效的電荷提取 - 增加落在最終可以使用的電池表面上的光能的比例。

來自樸茨茅斯大學的杰米福斯特博士參與了這項研究，他說：“細心的細胞設(shè)計可以控制離子缺陷，移動到可以增強電子電荷提取的區(qū)域，從而增加細胞可以提供的有用功率“。

該研究發(fā)表在“ 能源與環(huán)境科學”雜志上，表明PSC的性能在很大程度上取決于介電常數(shù)(材料儲存電場的能力的衡量標準)和傳輸層的有效摻雜密度。

福斯特博士說：“了解如何以及哪些傳輸層屬性影響電池性能對于告知電池架構(gòu)的設(shè)計至關(guān)重要，以便在最小化降級的同時獲得最大功率。

“我們發(fā)現(xiàn)離子運動在穩(wěn)態(tài)器件性能中起著重要作用，通過在鈣鈦礦和傳輸層之間的界面附近的窄層中產(chǎn)生的離子電荷和帶彎曲的積累。電勢的分布是確定細胞的瞬態(tài)和穩(wěn)態(tài)行為的關(guān)鍵。

“除此之外，我們建議可以調(diào)整每個傳輸層的摻雜密度和/或介電常數(shù)，以減少由于界面重組造成的損失。一旦確定了這一點和速率限制電荷載體，我們的工作提供了一個系統(tǒng)的工具來調(diào)整傳輸層屬性以提高性能。“

研究人員還提出，使用低介電常數(shù)和摻雜的傳輸層制造的PSC比具有高介電常數(shù)和摻雜的傳輸層更穩(wěn)定。這是因為這樣的電池在鈣鈦礦層內(nèi)顯示出減少的離子空位累積，這與鈣鈦礦層邊緣的化學降解有關(guān)。