隨著我們對鈣鈦礦太陽能電池的了解不斷加深，科學家們正在越來越深入地研究材料，以觀察其結構、電子流過它的方式以及任何限制性能的障礙。

材料中的缺陷，特別是晶粒之間的邊界處，已被證明會引起問題，導致結構在暴露于紫外線或濕氣時迅速降解。在為解決這個問題而提出的許多方法中，用氯摻雜電池已顯示出顯著的改進。

然而，科學家們一直在努力解釋為什么氯會產生這些影響，或者它在沉積后是否仍然存在于材料中。這是沖繩科學技術研究所（OIST）領導的一組科學家的起點。“研究界不知道為什么他們會看到這些改進，”O(jiān)IST科學家AfshanJamshaid解釋說。“一旦添加，研究人員就無法追蹤氯——他們無法判斷氯是否深入鈣鈦礦材料，留在表面，甚至在制造過程中離開材料。”

確認氯

為了提供一個明確的答案，Jamshaid和該小組著手制造摻氯鈣鈦礦太陽能薄膜，并在原子水平上窺探其結構，以確認是否存在氯。使用一種稱為掃描隧道顯微鏡的成像技術，他們觀察到薄膜表面的暗凹陷，這在沒有摻雜氯的樣品中是不存在的。

薄膜表面較暗的斑點被證實是氯原子。

然后他們能夠計算出（在中國蘇州大學合作者的幫助下）這些黑斑是鈣鈦礦結構中氯取代碘的斑點。由于晶界處似乎存在更多的氯，他們現(xiàn)在懷疑氯有助于減少材料表面缺陷的數量，增加其穩(wěn)定性。他們的工作在發(fā)表在能源與環(huán)境科學上的論文《原子尺度洞察通過氯化鉛的受控沉積增強甲基銨碘化鉛鈣鈦礦的表面穩(wěn)定性》中得到了完整的描述。

專注

該小組還試驗了不同的沉積時間，以改變材料中氯的最終濃度。通過這一點，他們能夠聲稱14.8%代表了氯的理想表面濃度，以提高穩(wěn)定性。任何更低，改進將不那么明顯，更高，氯將開始徹底改變鈣鈦礦的其他特性。

他們計劃繼續(xù)研究氯如何作為鈣鈦礦的摻雜劑，下一步是創(chuàng)建基于氯摻雜鈣鈦礦層的完全可操作的太陽能電池。“……像這樣的基礎研究非常重要——它們幫助設備工程師確定最優(yōu)化的制造過程，而無需過多的反復試驗，”Jamshaid說。“通過了解摻雜劑如何改進材料，它還可以指導我們尋找可能效果更好的新化學混合物。”