當(dāng)涉及到下一代太陽能電池時，鈣鈦礦已成為一種令人興奮的材料，但它們并非沒有問題。雖然它們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(wěn)定和工作秩序是一項具有挑戰(zhàn)性的任務(wù)。澳大利亞的科學(xué)家們偶然發(fā)現(xiàn)了解決其中一個關(guān)鍵原因的方法，他們發(fā)現(xiàn)可以利用高強(qiáng)度光來避免通常困擾電池性能的變形。

鈣鈦礦太陽能電池之所以被視為如此有前景，是因為它們在轉(zhuǎn)換效率方面很快就能與傳統(tǒng)太陽能電池相媲美。經(jīng)過10年左右的發(fā)展，這些電池的效率已經(jīng)超過20%，在同時采用硅和鈣鈦礦的串聯(lián)設(shè)計中，效率甚至高達(dá)27.7%。

這項新研究的重點是一種利用被稱為混合鹵化物鈣鈦礦的一類材料制成的鈣鈦礦太陽能電池，與之前的設(shè)計相比，這種材料具有更好的耐濕性和高溫性等，被譽(yù)為光伏領(lǐng)域的 "范式轉(zhuǎn)變"。但混合鹵化物鈣鈦礦也并非沒有穩(wěn)定性問題，經(jīng)常會遇到所謂的光誘導(dǎo)相分離。

當(dāng)光線（包括陽光）照射到電池上，并破壞其精巧排列的元素時，就會發(fā)生相分離。這反過來又會影響電池吸收光線的能力，從而影響其性能?？紤]到混合鹵化物鈣鈦礦的潛力，人們在了解這種由光引起的相分離的原因以及潛在的解決方案方面做了很多努力。而恰好，這個新突破背后的團(tuán)隊可能意外地找到了一個。

“這是那些不尋常的發(fā)現(xiàn)之一，你有時會聽到科學(xué)中的發(fā)現(xiàn)，”來自墨爾本大學(xué)的研究作者Chris Hall說。“我們當(dāng)時正在進(jìn)行測量，尋找其他的東西，然后我們遇到了這個過程，當(dāng)時看起來很奇怪。然而，我們很快意識到這是一個重要的觀察結(jié)果。”

該團(tuán)隊發(fā)現(xiàn)，通過將混合鹵化物鈣鈦礦電池置于一定劑量的高強(qiáng)度光下，它們可以中和通常會對其底層離子晶格結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的應(yīng)變。這些應(yīng)變沒有引發(fā)關(guān)鍵元素的分離，高強(qiáng)度的光反而使它們?nèi)诤显谝黄?，完全避免了致命的變形?br />
“在正常的晴天，強(qiáng)度太低，這些變形還是局部的，”來自悉尼大學(xué)的合著者Stefano Bernardi博士解釋道。“但如果你找到一種方法將激勵增加到某個閾值以上，例如使用太陽能聚光器，那么分離現(xiàn)象就會消失。”

究竟如何將這種功能融入到鈣鈦礦太陽能電池中還有待觀察，但研究人員將這些發(fā)現(xiàn)描述為意義重大，并認(rèn)為現(xiàn)在艱苦的工作已經(jīng)過去了。Hall說：“我們已經(jīng)完成了基礎(chǔ)工作，下一步就是將其投入到設(shè)備中。”

該研究發(fā)表在《自然-材料》雜志上。