在過去的十年中，鈣鈦礦(具有特定晶體結構的多種材料)已經(jīng)成為硅太陽能電池的有前途的替代品，因為它們更便宜，制造更環(huán)保，同時達到了可比的效率水平。

但是，鈣鈦礦仍然表現(xiàn)出明顯的性能損失和不穩(wěn)定性，尤其是在那些具有最高最終效率的特殊材料中。迄今為止，大多數(shù)研究都集中在消除這些損失的方法上，但是它們的實際物理原因仍然未知。

現(xiàn)在，在今天《自然》雜志上發(fā)表的一篇論文中，來自劍橋大學化學工程與生物技術系和卡文迪許實驗室的Sam Stranks博士小組的研究人員以及日本OIST的Keshav Dani教授的飛秒光譜學部門的研究人員確定了問題的根源。他們的發(fā)現(xiàn)可以簡化提高鈣鈦礦效率的努力，使它們更接近大眾市場生產(chǎn)。

鈣鈦礦材料比硅太陽能電池具有更好的結構缺陷耐受性，Stranks小組先前進行的研究發(fā)現(xiàn)，在某種程度上，它們成分的異質性實際上改善了它們作為太陽能電池和發(fā)光體的性能。

然而，鈣鈦礦材料的當前局限性是由于材料中某種缺陷或輕微瑕疵引起的“深陷”。在材料的這些區(qū)域中，通電的電荷載流子可能會卡住并復合，從而將能量損失為熱量，而不是將其轉化為有用的電或光。這種不良的重組過程可能會對太陽能電池板和LED的效率和穩(wěn)定性產(chǎn)生重大影響。

到目前為止，人們對這些陷阱的成因知之甚少，部分原因是它們的行為似乎與傳統(tǒng)太陽能電池材料中的陷阱截然不同。

2015年，Stranks博士及其同事發(fā)表了一篇《科學》論文，研究了鈣鈦礦的發(fā)光，揭示了鈣鈦礦在吸收或發(fā)光方面的表現(xiàn)。“我們發(fā)現(xiàn)材料非常不均一;您有相當大的區(qū)域，它們明亮且發(fā)亮，而其他區(qū)域實際上是黑暗的，” Stranks說。“這些暗區(qū)與太陽能電池或LED的功率損耗相對應。但是造成功率損耗的原因始終是個謎，特別是因為鈣鈦礦對缺陷的容忍度很高。”