鈣鈦礦薄膜太陽能電池不斷的刷新著太陽能轉換效率的記錄,在光伏發電領域極具應用前景。鈣鈦礦的典型組成為ABX3,其中A和B是陽離子,而X為陰離子,其典型的晶體結構如下圖所示。這種穩定的立方相結構具有較高的開路電壓(Voc)和短路電流(Jsc)。通過改變鈣鈦礦中鹵素陰離子的組成來調節鈣鈦礦的帶隙,Snaith和其合作者制備了串接型太陽能電池,實現了17%的太陽能轉化效率。(Science. 2016 Jan 8;351(6269):151-5. doi: 10.1126/science.aad5845.)一些研究成果表面,在光的誘導性,鈣鈦礦材料的結構會發生變化,對材料的光電性質,轉化效率和使用壽命都有著很大的影響。顯然,材料在光照條件下的動態變化過程影響著材料的性能,而原位的觀察和監控材料的結構變化對于理解在光誘導條件下的微觀結構變化和材料性能之間的關系非常重要。

發現在持續的光照條件下,太陽能薄膜電池中的晶體結構會發生均勻的膨脹,能夠有將太陽能電池的效率從18.5%提高到20.5%。研究表明,這種晶格的膨脹能很好的緩沖晶格應力,從而降低鈣鈦礦界面之間的能壘,進而提高開路電壓和填充因子。與此同時,這種光誘導的晶格膨脹不會降低鈣鈦礦電池的使用壽命,在1個太陽的光照強度下能夠持續使用1500小時以上。
