目前，大多數(shù)太陽能電池是使用高純硅制造的，這需要消耗大量電力。多倫多大學的研究人員聲稱，他們發(fā)現(xiàn)了一種硅的潛在替代品，且不影響太陽能電池的穩(wěn)定性。

研究人員利用量子力學原理引導倒置鈣鈦礦太陽能電池中的活性層。Sargent實驗室的博士后研究員Hao Chen與第一作者Sam Teale、博士后研究員Bin Chen以及Yi Hou一道，將鈣鈦礦太陽能電池的結(jié)構(gòu)倒置，實現(xiàn)替代制造技術(shù)。

據(jù)Chen表示，鈣鈦礦晶體制造時的卷對卷印刷能夠以比硅低得多的成本進行大規(guī)模生產(chǎn)。然而，當暴露在陽光下時，鈣鈦礦太陽能電池中原子的有序排列會失去穩(wěn)定性。

在原型鈣鈦礦太陽能電池中，電子通過電池底層的負電極移出，當它們通過頂部正電極離開時，會留下空穴。研究人員曾逆轉(zhuǎn)這一流程以增強鈣鈦礦層的穩(wěn)定性。然而，電池結(jié)構(gòu)的改變影響了性能。

通過在太陽能電池上生產(chǎn)二維鈣鈦礦表面，團隊除去了有機層，實現(xiàn)了太陽能電池鈍化。

研究人員隨后增加了鈣鈦礦層的寬度并將高度從一個晶體增加到三個晶體，用于解決電子阻斷效應。層尺寸的變化導致了能量的改變，足以使電子退出，進入外部電路。

團隊發(fā)現(xiàn)，經(jīng)過上述處理后，鈣鈦礦電池的電力轉(zhuǎn)換效率達到23.9%。即使在室溫下運行1000小時后，效率水平也沒有下降。在使用超過500小時后，將電池暴露在65攝氏度的業(yè)內(nèi)標準加速老化流程中，性能的一致性程度也僅僅下降了8%。

多倫多大學團隊致力于開發(fā)表面積更大的電池，以便研究鈣鈦礦在更高溫度下的靈活性。這項研究中使用的電池只有約五平方毫米大小。

論文的共同作者之一Sam Teale表示："高穩(wěn)定性和高效率的結(jié)合效果確實很突出。我們應該記住，鈣鈦礦技術(shù)只有幾十年的歷史，而硅已經(jīng)被研究了70年。還有很多待改進的地方"。

Mercom最近報道了加州大學洛杉磯分校工程學院科學家們的類似做法。在鈣鈦礦太陽能電池的制造流程中，他們展示了一種新的表面處理工藝并表示，新調(diào)整有助于避免電池暴露在陽光下時出現(xiàn)衰減。