鈣鈦礦太陽(yáng)能電池 (PSC) 可以用低成本材料制成，效率高，可以超越傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池，具有革新可再生能源的潛力。然而，目前阻礙它們廣泛使用的缺點(diǎn)之一是它們?nèi)狈Σ僮鞣€(wěn)定性。

現(xiàn)在，EPFL 和韓國(guó)成均館大學(xué)的科學(xué)家們找到了提高PSC穩(wěn)定性的方法。研究人員專注于鈣鈦礦 薄膜的降解，這種薄膜會(huì)因暴露在濕氣、熱和光下而受損。該研究由 Michael Grätzel 教授(EPFL)和 Nam-Gyu Park 教授(成均館大學(xué))進(jìn)行，并發(fā)表在《科學(xué)》雜志上。

科學(xué)家們研究了兩個(gè)特定的晶面，這個(gè)術(shù)語(yǔ)指的是晶體的平坦表面，以特定的原子排列為特征。原子在這些面上的排列會(huì)影響晶體的特性和行為，例如其穩(wěn)定性及其對(duì)水分或熱量等外部刺激的反應(yīng)。

研究人員觀察了鈣鈦礦晶體的 (100) 和 (111) 面。(100) 面是垂直于晶體的 c 軸的平面，其原子以方格形式的重復(fù)模式排列。在 (111) 面上，原子排列成三角形網(wǎng)格。

研究發(fā)現(xiàn)，鈣鈦礦薄膜中最常見(jiàn)的 (100) 面特別容易降解，因?yàn)樗诒┞队谒謺r(shí)會(huì)迅速轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定的非活性相。相比之下，發(fā)現(xiàn) (111) 面更加穩(wěn)定且不易降解。

研究人員還確定了降解的原因，發(fā)現(xiàn)這是由于鈣鈦礦和水分子之間的強(qiáng)結(jié)合，導(dǎo)致從穩(wěn)定相轉(zhuǎn)變?yōu)椴环€(wěn)定相。他們利用這些信息開(kāi)發(fā)了一種稱為“小平面工程”的策略，在該策略中，他們使用特殊的配體分子來(lái)生長(zhǎng)更穩(wěn)定的 (111)小平面。這導(dǎo)致鈣鈦礦薄膜非常穩(wěn)定并且耐濕耐熱。

該研究代表了 PSC 發(fā)展的重要一步，因?yàn)榉€(wěn)定性是其商業(yè)化的主要障礙。這些發(fā)現(xiàn)有助于更好地理解不同的晶面如何影響薄膜的穩(wěn)定性;通過(guò)確定最穩(wěn)定的方面并找到鼓勵(lì)其增長(zhǎng)的方法，有可能提高 PSC 的整體穩(wěn)定性并加速其作為可靠且具有成本效益的可再生能源來(lái)源進(jìn)入市場(chǎng)。