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在一項新研究中，來自沖繩科學技術大學研究生院(OIST)的研究人員證實，以一種不同的方式創造鈣鈦礦(一種相對較新的科學材料)所需的原材料或是這些電池取得成功的關鍵。
題為《透過粉末設計去除殘餘成分，鈣鈦礦高效太陽電池執行壽命超2000小時》的研究發現發表在《奈米能源》雜誌上。這項工作得到了OIST技術開發和創新中心概念驗證計劃的支援。
在Yabing Qi教授的領導下，隸屬於OIST能源材料和表面科學部的研究人員使用一種更精確的粉末設計方法合成了名為FAPbI3的鈣鈦礦結晶粉末。
文章的主要作者之一、博士後學者Guoqing Tong博士解釋稱，“鈣鈦礦中的結晶粉末--FAPbI3--形成了鈣鈦礦吸收層，以前，這個吸收層是透過結合PbI2 和FAI這兩種材料來製造的。發生的反應產生了FAPbI3。但這種方法遠非完美。通常會有一種或兩種原始材料的殘留物，這會有礙太陽能電池的效率。”
研究人員指出，這種方法的另一個好處是，在不同的溫度條件下，鈣鈦礦的穩定性都有所提升。研究人員指出，原始反應中形成了鈣鈦礦吸收層。在室溫下，吸收層從棕色變成黃色，這對於光線的吸收而言並不理想。但是，在室溫下的合成物是棕色的。
過去，研究人員已經創造出效率超25%的鈣鈦礦太陽電池，這一效率與矽基太陽電池相當。但是，科學家們認為，如果要把這些新的太陽電池帶出實驗室，就必須擴大尺寸，提升長期穩定性。
Tong博士和他的團隊使用合成的鈣鈦礦結晶粉末實現了超過23%的太陽能電池轉換效率，電池壽命也超過了2000小時。即使在太陽能元件擴大到5x5cm2後，團隊仍然取得了超過14%的效率。作為一種概念驗證辦法，研究人員製造出一個使用鈣鈦礦太陽能元件為鋰離子電池充電的裝置。
專家們認為，這些成果代表著向可在實驗室外使用的、高效穩定的鈣鈦礦太陽能電池和元件邁出了關鍵一步。“我們的下一步工作是製作一個15x15cm2 、效率超過15%的太陽能元件。”Tong博士希望這一領域的深入進展可以使他們使用太陽能元件為OIST的一棟大樓供電。
新興的鈣鈦礦太陽能電池領域為研究人員打開了新的大門，這種太陽能領域的技術正在逐漸被普及和接受。
今年早些時候，牛津大學的一家衍生公司Oxford PV宣佈，其鈣鈦礦矽串聯太陽能電池效率創下了29.52%的新紀錄。
去年，耶路撒冷希伯來大學的一個研究小組提出了一種用於太陽能電池生產的可回收鈣鈦礦新方法。預計這一工藝將對太陽能領域產生持久的影響。使用這種結構製備的太陽能電池的功率轉換效率達到11.08%，開路電壓高達0.988V。
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