澳大利亞的科學家們最近在鈣鈦礦基太陽能技術方面創造了新的全球標準，開發出目前報告中效率最高、面積最大的三層鈣鈦礦-鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池。這項研究由悉尼大學的Anita Ho-Baillie博士領導，她是悉尼納米研究所的約翰·胡克納米科學講座教授。這個團隊在推進鈣鈦礦串聯太陽能電池技術方面取得了重大進展。他們報告稱，該設備的穩態功率轉換效率達到23.3%，並且面積為172平方英尺（約16平方米），這代表著這類大型設備的最高效率記錄。
此外，研究人員在一個面積為0.15平方英寸（約1平方厘米）的較小設備上達到了27.06%的效率，並為熱穩定性設立了新的性能和耐久性標準。Ho-Baillie指出：「我們提高了這些太陽能電池的性能和韌性，這不僅證明了大型穩定鈣鈦礦設備是可能的，還顯示了進一步提高效率的巨大潛力。」
三層太陽能電池（TJPSCs）由三個堆疊的半導體層組成，每個層的帶隙不同，調整為吸收太陽光譜的不同部分。這種設計提高了功率轉換效率（PCE），使得與傳統的矽單一電池相比，能夠有效轉換更多的陽光。研究團隊將兩層鈣鈦礦與矽基底結合，從而最大化光譜的覆蓋範圍。這一成功是在一系列化學和結構重設之後實現的，這些重設改善了電池的長期性能。
在材料選擇上，團隊放棄了常用的甲基銨，這種化合物容易不穩定，轉而選擇了鋰金屬，這幫助他們創造出更堅固的鈣鈦礦晶格。此外，團隊還將不穩定的氟化鋰替換為二氯化哌嗪，這種氯化鹽進一步增強了電池的韌性。為了連接鈣鈦礦接點，他們使用了納米級金顆粒，以優化電導率和光傳輸。借助先進的透射電子顯微鏡技術，團隊發現金並不是形成連續薄膜，而是以離散納米粒子的形式存在，這有助於他們對其應用進行微調。
這些研究成果顯示，0.15平方英寸的設備在現實環境中通過了EIC熱循環測試，並在經歷了從-40華氏度到185華氏度的極端溫度變化的200個循環後，仍然保持了95%的效率，並在400多小時的持續光照下保持良好性能。「這是一個令人興奮的太陽能研究時期，」Ho-Baillie在聲明中表示，「鈣鈦礦已經向我們展示了，效率可以超越僅依賴矽的極限。」這項研究與來自中國、德國和斯洛文尼亞的國際合作夥伴共同進行，促進了更便宜、更可持續的太陽能發展，助力低碳未來的實現。這項研究已在同行評審的科學期刊《Nature Nanotechnology》上發表。
