鈣鈦礦型太陽能電池正處于超越當(dāng)前薄膜太陽能電池競爭的邊緣，似乎以高效率和低成本體現(xiàn)了理想的太陽能電池。但是，它們的長期穩(wěn)定性差，這仍然是一個(gè)挑戰(zhàn)。與之相關(guān)的是鈣鈦礦材料和設(shè)備中發(fā)生的特殊現(xiàn)象，其中非常緩慢的微觀過程會(huì)導(dǎo)致某種“記憶效應(yīng)”。

例如，測(cè)量鈣鈦礦太陽能電池的效率可能取決于諸如在測(cè)量之前將設(shè)備照明多長時(shí)間或如何施加電壓等問題。幾年前，這種效應(yīng)被稱為電流-電壓磁滯，導(dǎo)致在準(zhǔn)確確定鈣鈦礦效率方面引起爭議。這些晦澀過程的另一個(gè)例子是在晝夜循環(huán)過程中(部分)恢復(fù)先前退化的太陽能電池。

當(dāng)測(cè)量作為頻率函數(shù)的太陽能電池性能時(shí)，這種影響是一個(gè)問題，這是用于更詳細(xì)地表征這些設(shè)備的典型測(cè)量(阻抗譜)。它們會(huì)導(dǎo)致低頻(Hz至mHz)的大信號(hào)和巨大的電容值(mF / cm 2)，包括奇怪的，“非物理的”負(fù)值，這仍然困擾著研究界。

現(xiàn)在，EPFL安德斯·哈格菲爾德(Anders Hagfeldt)實(shí)驗(yàn)室的化學(xué)工程師解決了這個(gè)難題。在哈格菲爾德實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家沃爾夫?qū)?middot;特雷斯(Wolfgang Tress)的帶領(lǐng)下，他們發(fā)現(xiàn)，大的鈣鈦礦電容在電荷存儲(chǔ)的意義上不是傳統(tǒng)電容，而是因?yàn)榧?xì)胞的響應(yīng)時(shí)間慢而以電容的形式出現(xiàn)。

研究人員通過在時(shí)域中進(jìn)行測(cè)量并使用不同的電壓掃描速率來證明這一點(diǎn)。他們發(fā)現(xiàn)，視在電容的來源是通過太陽能電池接觸的電流的緩慢變化，這由移動(dòng)離子電荷的緩慢積累來調(diào)節(jié)。緩慢增加的電流看起來像阻抗譜中的負(fù)電容。

這項(xiàng)工作揭示了這些設(shè)備中的光伏效應(yīng)與鈣鈦礦材料的離子電導(dǎo)率之間的相互作用。獲得如此深入的了解有助于為定制，穩(wěn)定的鈣鈦礦型太陽能電池做出努力。