研究人員已經證明，鈣鈦礦的分子結構缺陷——一種可能會給太陽能電池行業帶來革命性變化的材料——可以通過將其暴露在光照和適當的濕度下“治愈”。

2016年，國際研究團隊證明，鈣鈦礦晶體結構的缺陷可以通過暴露在光下修復，但效果是暫時的。

現在，來自劍橋、麻省理工、牛津、巴斯和代爾夫特的一個擴大的團隊已經證明，這些缺陷可以被永久治愈，這可能會進一步加速開發廉價、高性能的基于鈣鈦礦的太陽能電池，其效率可與硅媲美。他們的研究結果發表在由細胞出版社出版的《焦耳》雜志的創刊號上。

目前市場上的大多數太陽能電池都是以硅為基礎的，但是由于它們的生產成本高且能源消耗大，研究人員一直在尋找太陽能電池和其他光伏電池的替代材料。鈣鈦礦也許是這些替代品中最有前途的:它們價格低廉，易于生產，而且在短短幾年的開發中，鈣鈦礦在將陽光轉化為電能方面的效率幾乎與硅一樣高。

盡管鈣鈦礦具有潛力，但一些限制限制了它們的效率和一致性。鈣鈦礦晶體結構中的微小缺陷，即所謂的“陷阱”，會導致電子在其能量被利用之前就被“卡住”。電子在太陽能電池材料中越容易移動，這種材料將光子(光的粒子)轉化為電能的效率就越高。

“在鈣鈦礦太陽能電池和發光二極管中，由于缺陷，你往往會失去很多效率，”薩姆·斯特蘭克斯博士說，他在麻省理工學院和劍橋大學共同擔任瑪麗·居里研究員期間領導了這項研究。“我們想知道缺陷的來源，這樣我們就能消除缺陷，提高鈣鈦礦的效率。”

在2016年的一篇論文,Stranks和他的同事們發現,鈣鈦礦暴露于照明時,碘離子,原子的電子,這樣他們攜帶電荷遷移,遠離明亮的區域,在這個過程中,沖走的大多數缺陷區域。然而，這些效果雖然很有希望，但只是暫時的，因為當光線被移開時，離子會遷移回相似的位置。

在這項新研究中，研究小組制造了一種基于鈣鈦礦的設備，使用與可擴展的卷到卷工藝兼容的技術進行打印，但在設備完成之前，他們將其暴露在光線、氧氣和濕度中。鈣鈦礦暴露在潮濕環境下通常會開始降解，但研究小組發現，當濕度在40%至50%之間，且暴露時間限制在30分鐘內，鈣鈦礦不會發生降解。一旦曝光完成，剩下的層被沉積下來完成設備。

當施加光線時，電子與氧結合，形成一種超氧化物，可以非常有效地與電子陷阱結合，并阻止這些陷阱阻礙電子。伴隨著水的存在，鈣鈦礦表面也被轉化成一個保護性的外殼。外殼涂層除去了表面的陷阱，但也鎖住了超氧化物，這意味著鈣鈦礦的性能改善現在是長期存在的。

“這是違反直覺的，但是使用濕度和光會使鈣鈦礦太陽能電池更發光，如果你想要高效的太陽能電池，這個特性是非常重要的，”斯特蘭克說，他現在在劍橋的卡文迪什實驗室工作。“我們已經看到發光效率從1%提高到89%，我們認為我們可以將發光效率一直提高到100%，這意味著我們不會有電壓損失——但仍有很多工作要做。”