鈣鈦礦材料在化學處理之后性能提高，修復了黑暗區域
研究人員通過高能成像技術，識別出了鈣鈦礦材料中的缺陷，并且通過簡單的化學處理，消除了這些缺陷，從而提升了太陽能電池的性能。
鈣鈦礦材料是太陽能研究中發展最快的領域之一。相比于硅基半導體材料，這種材料的太陽能電池轉化效率更高、價格更便宜，因此它們能引領太陽能及電子工業大變革。
低廉的制造成本、廣泛的使用范圍(從太陽能材料到手機以及電腦顯示器的發光二極管（LED）都能使用)，使這種材料超高效率的晶體結構在過去的幾年內風暴般席卷科學界。
近日，《科學》雜志刊發了一項由華盛頓大學和牛津大學的研究人員共同完成的研究，他們發現，業界一直認為成分均勻的鈣鈦礦材料，其實是含有缺陷的，通過處理這些缺陷，可以提升太陽能設備的性能。
“在過去四年中，鈣鈦礦材料是發展最快的光伏材料。”這篇文章的第一作者Dane deQuilettes博士說道，他目前是華盛頓大學的在職學生，導師是華盛頓大學化學系教授以及清潔能源中心的副主任David Ginger。
“在這樣短的時間內，鈣鈦礦材料將太陽能直接轉化為電能的能力接近今天的硅基太陽能電池，而這需要后者用50年的時間才能達到。”deQuilettes說道。“但是我們也懷疑是否還有提升的空間。”
用高能成像技術，研究人員發現了影響鈣鈦礦薄膜充電過程的缺陷，這些缺陷限制了太陽能電池設備的轉化效率。據悉，鈣鈦礦太陽能電池的轉化效率目前在20%左右，而硅基太陽能電池的轉化效率約為25%。
該研究團隊與清潔能源研究所聯合，將生物學中廣泛使用的共焦光學顯微技術應用在半導體技術中。研究人員將熒光照片與電子顯微照片結合，識別出了鈣鈦礦中晶體結構邊界處的“黑暗”或性能不佳的區域。他們同時觀察到，通過一種簡單的化學處理可以將很多這種低效區域“激活”。
這種影像技術帶來驚喜的同時，也加速提高了材料的均勻性、穩定性及效率。
“令人驚奇的是，結果顯示即使是被稱為目前最好或者最高效的鈣鈦礦薄膜，與它們預期性能相比也是‘糟糕’的。這給將來尋求改進材料的研究人員提供了一個明確的目標。”Ginger說道。
