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用高能成像技術(shù)，研究人員識別出來鈣鈦礦膜中顯示充電過程的缺陷，這些缺陷進而限制太陽能電池設(shè)備的轉(zhuǎn)化效率。鈣鈦礦太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率目前在20%左右，而硅基太陽能電池的轉(zhuǎn)化效率約為25%。

為了研究半導(dǎo)體技術(shù)，研究團隊與清潔能源研究所聯(lián)合，采用生物學(xué)中廣泛使用的共焦光學(xué)顯微技術(shù)。研究人員將熒光照片與電子顯微照片結(jié)合，識別出了鈣鈦礦中晶體結(jié)構(gòu)的邊界處的“黑暗”或性能不佳的區(qū)域。他們同時觀察到通過一種簡單的化學(xué)處理可以將很多這種低效區(qū)域“激活”。

華盛頓研究基金會基礎(chǔ)學(xué)者、Alvin L.和Verla R. Kwiram特聘化學(xué)教授Ginger說，圖像提供了一些激動人心的結(jié)果，可以證明材料的效率、穩(wěn)定性和均一性。

“令人驚奇的是，結(jié)果顯示即使是被稱為目前最好或者最高效的鈣鈦礦膜，與它們被認為應(yīng)該達到的性能相比也是‘糟糕’的。這給將來尋求改進材料的研究人員提供了一個明確的目標。”

Ginger繼續(xù)說，華盛頓大學(xué)研究團隊的成像技術(shù)可以輕松定位鈣鈦礦材料中未暴露的缺陷以及可以通過化學(xué)改性得到性能提升的相應(yīng)區(qū)域。

根據(jù)一個清潔能源研究所的研究生同事deQuilettes的說法，全世界范圍內(nèi)有很多實驗室目前正在關(guān)注鈣鈦礦半導(dǎo)體的性能。然而，發(fā)展對于怎樣連續(xù)生產(chǎn)一種穩(wěn)定、亮度均一且不用以降低性能為代價提高防潮性能的認識，還需要很多研究工作。

華盛頓大學(xué)的研究提供了不同的方法策略性地決定提高材料性能、擴大材料的應(yīng)用范圍至高性能LED甚至激光的方法。

“我們中有太多人正在關(guān)注鈣鈦礦，希望這項技術(shù)將來會提供一些新的方向，引導(dǎo)我們?nèi)ツ軌騼?yōu)化材料的能量捕獲和發(fā)射潛力的地方。”deQuilettes說。

牛津大學(xué)的Samuel D. Stranks，Giles E. Eperon和Henry J. Snaith，以及華盛頓大學(xué)的Sarah M. Vorpahl，Hirokazu Nagaoka和Mark E. Ziffer是這項研究的共同作者。

這項研究由華盛頓州通過華盛頓大學(xué)清潔能源研究所資助。