鈣鈦礦是太陽能領域相當熱門的一種晶體材料。鈣鈦礦的太陽能電池制作成本相對較小，它們的光電轉換效率近年來也是迅速增加。 研究人員報道過效率高于20%的鈣鈦礦電池，可與傳統的硅電池媲美。然而，目前為止，那些高效率是在只有0.1平方厘米大小的電池上實現的，這種尺寸只適用于實驗室測試，但不適用于太陽能電池板。
“用于效率測試的微小電池使得鈣鈦礦與其他現有的光伏太陽能電池技術比起來顯現出一些問題，”布朗大學工程教授，分子和納米級創新研究所主任和該項研究的作者之一Nitin Padture 說，“但是我們證明了，通過改進后的工藝，可以在大于1cm2的面積上實現15%的能量轉換效率，這是真正的進步。”
在較大的鈣鈦礦電池上保持較高的效率已被證明是一個挑戰，Padture說。“鈣鈦礦的問題是當你試圖使用傳統方法制作較大薄膜時，你會發現薄膜中的缺陷降低了效率。
布朗和NREL的研究者報告的制造過程建立在之前由Padture實驗室一個研究生周元元（音譯）開發的方法之上。該方法包括溶劑溶解鈣鈦礦前驅體，并涂覆于基底上，然后溶解在第二溶劑(稱為抗溶劑，能選擇性地捕獲前驅體溶劑并將其溶解掉)。剩下的是一個超光滑的鈣鈦礦晶體薄膜。
在這個新的研究中，周元元和NREL的博士后研究員楊孟津（音譯）開發了一種將鈣鈦礦晶體生長到更大的尺寸的方法。該方法添加過量的有機前驅體，這些前驅體可以將小的鈣鈦礦晶體“粘結”起來，并幫助它們在隨后的熱處理中融入大的晶體之中，多余的前驅體也將在熱處理中被除去。
“完整的覆蓋率和均勻性來自溶劑法，”Padture說。“一旦我們能完全覆蓋，然后我們就可以增加晶體的尺寸。這可以給我們更少的缺陷和更高的效率。“15%的工作效率是一個良好的開端，Padture說，但仍有改進的余地。最終，他想在大面積電池上達到20-25%的效率，他認為可以使用這個或類似的方法實現這一目的。
Padture和布拉斯加-林肯大學的同事們最近被美國國家科學基金會給予價值400萬美元的資助來繼續鈣鈦礦的研究。
該研究成果已經發表在 Advanced Materials 上。
