僅僅幾年時間，鈣鈦礦太陽能電池的效率就從3%提高到20%以上。更重要的是，這種材料價格低廉，易于加工，為光伏發(fā)電帶來了光明的前景。遺憾的是，仍然存在一些問題，例如其標(biāo)稱使用壽命：當(dāng)材料暴露于UV輻射和電場時，轉(zhuǎn)換效率急劇下降，如實際操作條件中的情況?，F(xiàn)在，HZB的Helmholtz青年研究小組負(fù)責(zé)人和慕尼黑工業(yè)大學(xué)Allessio Gagliardi教授的Antonio Abate博士在Journal ACS Energy Letters上發(fā)表了關(guān)于鈣鈦礦電池結(jié)構(gòu)對其標(biāo)稱使用壽命的影響的新結(jié)果。

科學(xué)家們研究了鈣鈦礦細(xì)胞的不同結(jié)構(gòu)，在相同條件下使用金屬氧化物電子傳輸層(ETL)如TiO2和SnO2制備它們。一組細(xì)胞在鈣鈦礦和ETL之間具有平面界面，而在另一組中建立了介孔界面，使鈣鈦礦和金屬氧化物混合形成海綿狀結(jié)構(gòu)，其包含大量極小的孔。令人驚訝的是，具有中孔界面的鈣鈦礦電池隨著時間的推移表現(xiàn)出比平面ETL-鈣鈦礦界面更好的輸出穩(wěn)定性。

經(jīng)過仔細(xì)的實驗??觀察和數(shù)值模擬，科學(xué)家現(xiàn)在能夠提供一個解釋：“介孔界面引起的好處基本上是由于其大的表面積，”阿巴特解釋說。損害功率輸出和工作壽命以及在ETL運行期間累積的缺陷往往會在這個大表面上被稀釋。

科學(xué)家甚至可以獲得這些缺陷的閾值密度：超過一定的閾值，太陽能電池的輸出功率迅速下降。但低于此閾值，最大功率輸出保持穩(wěn)定。“我們證明了介孔結(jié)構(gòu)中的器件比缺陷平面結(jié)構(gòu)更能抵抗缺陷積累，”Abate總結(jié)道。