近年來，鈣鈦礦材料正迅速成為太陽能領域的一種熱門候選材料。不過它的主要缺點之一，就是容易在陽光直射下被分解。好消息是，加州大學洛杉磯分校（UCLA）的一支研究團隊，剛剛介紹了一種可用于鈣鈦礦光伏面板的新涂層，特點是能夠提升其在陽光下的穩定性。

樣品照片（來自：UCLA/ Shaun Tan）

由近日發表于《自然》（Nature）雜志上的文章可知，UCLA 研究人員找到了問題發生的根本原因，并提出了可落實于制造過程中的簡單應用解決方案。

長期以來，硅基材料一直在太陽能電池領域占據相當高的地位，鮮有材料能夠與之在效率、耐用性、成本等方面相媲美。

不過近年，隨著金屬鹵化物研究的崛起，鈣鈦礦正迅速成長為一個它的一個有力競爭對手 —— 除了效率接近于硅基材料，它還更加輕便、靈活、以及低成本。

然而鈣鈦礦材料的一大問題，就是容易在陽光直射下被分解，因而效率也會隨著時間的推移而降低。

此前有研究人員嘗試添加大分子、舊顏料、由毛發制成的碳納米點、二維添加劑、辣椒化合物、甚至運用了量子點技術，來試圖挽救鈣鈦礦太陽能電池的耐久性問題。

慶幸的是，UCLA 團隊已經找到了鈣鈦礦材料發生分解的幕后機制。諷刺的是，這一現象竟然源于旨在修復缺陷、并提高其效率的表面處理工藝。

據悉，該過程涉及在表面涂上一層有機離子，但研究團隊發現了這么做的弊端 —— 攜帶能量的電子，會聚集在鈣鈦礦光伏面板的表面上。

更糟糕的是，這種情況又會反過來破壞鈣鈦礦原子的排列，最終導致其隨著時間的推移而被分解。

有鑒于此，UCLA 團隊想到了在表面處理流程中，為其配上正負離子對來解決這個問題。

這么做不僅有助于保持表面的中性和穩定，還不會對原始的缺陷預防處理工藝造成干擾。

為檢驗新涂層工藝的效果，研究人員在全天候的強光環境下，對改進后的鈣鈦礦太陽能電池板展開了模擬加速老化測試。

結果發現，新技術可讓鈣鈦礦光伏面板在 2000 小時后，仍維持高達 87% 的轉化效率。而未經處理的對照組，則會下滑至 65% 。

最后，研究合著者 Shaun Tan 表示：“我們的鈣鈦礦太陽能電池，達成了目前已知最穩定的高效率”。

與此同時，UCLA 團隊還奠定了新的基礎知識，讓社區可在此基礎上進一步開發和改進這項多位面的技術，以推動更穩定的鈣鈦礦太陽能電池的設計。