EPFL科學家實現了鈣鈦礦太陽能電池最高的可重復性，并且在正常工作條件下效率高達21.1%。

鈣鈦礦型太陽能電池具有高性價比的太陽能前景。但是，熱穩(wěn)定性是一個問題。通過將鈣鈦礦材料與無機銫混合以改善太陽能電池的熱穩(wěn)定性和結構穩(wěn)定性已解決了這一問題。使用這種方法，EPFL科學家現在已經開發(fā)出一種含銫的鈣鈦礦太陽能電池，該太陽能電池的效率達到了21.1%，并且再現性達到了創(chuàng)紀錄的水平。這項工作發(fā)表在《能源與環(huán)境科學》上。

這項研究是由EPFL的MichaelGrätzel實驗室進行的，該實驗室在2016年初已經達到20.2%的效率。這次，他們著手解決熱穩(wěn)定性問題，該問題會長期嚴重限制太陽能電池的效率。

由于鈣鈦礦型太陽能電池在光伏技術的未來中具有巨大的潛力，因此正在進行大量研究，并且通過添加銫解決了熱穩(wěn)定性。但這帶來了兩個問題：首先，所得的無機銫三鹵化鈣鈦礦(CsPbBr3)不能為光伏提供理想的帶隙。這意味著需要太多的能量來激發(fā)束縛的電子，足以釋放它們，以使它們可以作為電流流動。

使用銫的第二個問題是，在室溫下，銫會形成對光沒有反應的晶體。實際上，銫混合物僅在高于300 o C的溫度下才穩(wěn)定。

因此，純鈣鈦礦化合物容易受熱或結構不穩(wěn)定的影響。然而，CsPbI3的鈣鈦礦相提供了更合適的帶隙，因此正進行深入研究。一種方法稱為“抗溶劑法”，使用混合的陽離子和鹵化物。

在由博士后邁克爾·薩利巴(Michael Saliba)領導的EPFL研究中，研究人員首次使用了三重陽離子(Cs / MA / FA)的混合物。新薄膜具有更高的熱穩(wěn)定性，并且不受周圍變量(例如溫度，溶劑蒸汽或設備使用的加熱方案)波動的影響。但更重要的是，即使在250小時后，它們在運行條件下仍顯示21.1%的穩(wěn)定功率轉換效率和18%的輸出功率。

“這是絕對的突破，”邁克爾·薩利巴(Michael Saliba)說。“這些性能對于鈣鈦礦型光伏產品的商業(yè)化至關重要，尤其是因為可重復性和穩(wěn)定性是高性價比鈣鈦礦型太陽能電池制造的主要要求。”