鈣鈦礦是由金屬鹵化物和有機成分制成的雜化化合物。它們在一系列應(yīng)用中顯示出巨大的潛力，例如 LED 燈、激光器和光電探測器，但它們的主要貢獻是在太陽能電池領(lǐng)域，它們有望從硅同類產(chǎn)品中超越市場。

鈣鈦礦太陽能電池商業(yè)化面臨的障礙之一是它們的功率轉(zhuǎn)換效率和運行穩(wěn)定性隨著規(guī)模的擴大而下降，這使得在完整的太陽能電池中保持高性能成為一項挑戰(zhàn)。

問題部分在于電池的電子傳輸層，它確保電池吸收光時產(chǎn)生的電子將有效地轉(zhuǎn)移到設(shè)備的電極上。在鈣鈦礦太陽能電池中，電子傳輸層由介孔二氧化鈦制成，它顯示出低電子遷移率，并且在紫外光下也容易受到不利的光催化事件的影響。

在科學(xué) 雜志的 新 出版物 中, 由 EPFL 的 Michael Grätzel 教授和韓國能源研究所的 Dong Suk Kim 博士領(lǐng)導(dǎo)的科學(xué)家們找到了一種創(chuàng)新的方法來提高鈣鈦礦太陽能電池的性能并將其保持在高水平, 即使在大尺度。創(chuàng)新的想法是用一層薄薄的量子點代替電子傳輸層。

量子點是充當半導(dǎo)體的納米級粒子，當它們被照射時會發(fā)出特定波長(顏色)的光。它們獨特的光學(xué)特性使量子點非常適合用于各種光學(xué)應(yīng)用，包括光伏器件。

科學(xué)家們用一層薄薄的聚丙烯酸穩(wěn)定的氧化錫 (IV) 量子點代替了鈣鈦礦電池的二氧化鈦電子傳輸層，發(fā)現(xiàn)它增強了器件的光捕獲能力，同時還抑制了非輻射復(fù)合，一種效率降低現(xiàn)象，有時會出現(xiàn)在電子傳輸層和實際鈣鈦礦層之間的界面上。

通過使用量子點層，研究人員發(fā)現(xiàn)，0.08 平方厘米的鈣鈦礦太陽能電池實現(xiàn)了創(chuàng)紀錄的 25.7%(認證為 25.4%)的功率轉(zhuǎn)換效率和高運行穩(wěn)定性，同時促進了放大。當太陽能電池的表面積增加到 1、20 和 64 平方厘米時，功率轉(zhuǎn)換效率分別為 23.3、21.7 和 20.6%。