钙钛矿太阳能具有可挠、制程简单等优点，应用潜力相当庞大，但该技术若要迎头赶上目前市占率最高的硅晶太阳能，还有一大段距离要走，为此美国科学家已着手研究钙钛矿材料与结构，盼能了解钙钛矿运作机制，让转换效率迎来新提升动能。
当今太阳能市场以硅晶技术为主流，成本较低、也已达大规模商业化，但硅晶技术并非完美无缺，必须要在 1,400°C 高温下进行处理，并使用昂贵的制造设备，相较之下钙钛矿转换效率高，设备成本与条件也低，只要在 100°C 溶液中加工即可，且该技术也能沉积在可挠式基板上，有望让将来的太阳能板不再又硬又脆。
钙钛矿太阳能电池不含钙与钛，是个由有机与无机元素一同组成的结构，基本上可以把钙钛矿晶体结构当成三元组（triad），其中一部分是由元素铅组成，二、三部分则是甲基铵等有机成分与溴和碘卤化物组成，而每部分可由不同元素或化合物制成，显然有多种配方供科学家选择。
目前钙钛矿转换效率已达 23%，只不过科学家一直以来都不太了解高效率的背后原由，这让科学家难以再获突破。乔治亚理工学院材料科学与工程助理教授 Juan-Pablo Correa-Baena 表示，团队从早期的研究得知，在溴-碘钙钛矿中添加铯和铷可提高稳定性和转换效率，但过去都不太清楚为什么添加碱性金属能提升电池性能。
因此为了破解科学谜团，美国乔治亚理工学院、麻省理工、加州大学圣地牙哥分校等学校与研究机构携手合作，一同运用高强度 X 射线来检测奈米级钙钛矿，希望可透过 X 射线来观察钙钛矿的元素与结构变化，从中找出再次突破的关键。
实验结果指出，在钙钛矿化合物添加碱性金属可让溴与碘其他元素均匀混合，提高电导率、进而提升转换效率，但也不能添加太多碱性金属，浓度过多会让优势转换成劣势，反而干扰材料电导性。
透过实验，团队也发现铯和铷周围的无感带（dead zone）对太阳能电池没有太大影响，通常这些无感带都会像黑洞一样吸收其他区域的电子，让电流与电压消失殆尽，但在钙钛矿中损失不大。加州大学圣地牙哥分校奈米工程教授 David Fenning 对此表示，这表示材料的性能相当强大。
钙钛矿的理论转换效率为 31%，目前还有庞大的进步空间，科学家将可根据研究结果，改变过去的配方或是尝试增加碱性金属，进一步提高钙钛矿太阳能电池的效率。研究已发表在《Science》。
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（首图来源：乔治亚理工学院）
