由UCLA材料科學與工程系教授、Carol and Lawrence E. Tannas, Jr. 基金會主席楊陽博士領導的國際性科研團隊，日前發現了鈣鈦礦太陽能電池在陽光下退化，導致其性能隨著時間的推移而下降的主要原因，同時成功地展示了一個簡單的解決方法，為薄膜太陽能電池技術的廣泛採用清除最大的障礙，為鈣鈦礦太陽能電池的商業化鋪平了道路。該研究成果發表於《自然（Nature)》科學期刊，共同第一作者是甫畢業於 UCLA 的博士生 Shaun Tan 和 Tianyi Huang。
來自台灣的楊陽教授表示，鈣鈦礦（Perovskites）是一組與礦物鈣鈦氧化物具有相同原子排列或晶體結構的材料。鈣鈦礦的一個亞組，金屬鹵化物鈣鈦礦，因其在節能薄膜太陽能電池中的應用前景而備受關注。基於鈣鈦礦的太陽能電池的製造成本，可以比基於矽的太陽能電池低得多，如果能夠妥善解決眾所周知的長時間暴露於光照下的退化問題，那麼太陽能技術就更容易獲得。
楊陽教授說，基於鈣鈦礦的太陽能電池在陽光下的劣化速度，往往比矽電池快得多，因此從長遠來看，它們將陽光轉化為電能的效率會下降；然而，他們的研究表明了發生這種情況的原因，並提供一個簡單的解決方法，代表著將鈣鈦礦技術商業化和廣泛採用的重大突破。
該研究團隊發現，用於去除太陽能電池缺陷的常見表面處理，包括沉積一層有機離子，使表面帶過多負電荷，雖然這種處理旨在提高鈣鈦礦太陽能電池製造過程中的能量轉換效率，但它也無意中產生了一個潛在的載能電子陷阱。這種情況會破壞原子的有序排列，隨著時間的推移，鈣鈦礦太陽能電池的效率越來越低，最終使它們對商業化沒有吸引力。
針對這一新發現，研究人員找到了一種解決長期退化的方法，將帶正電的離子與帶負電的離子配對以進行表面處理，使表面電子更加中性和穩定，同時保持表面處理的完整性。
該團隊在實驗室中測試了他們的太陽能電池在加速老化條件，和在模擬陽光的 24/7 照明下的耐久性。這些電池在 2000 多個小時內成功地保持了 87% 的原始日光——電能轉換性能。相比之下，在相同時間和條件下進行測試後，未進行修復的太陽能電池性能下降到原始性能的 65%。

圖: 使用UCLA楊陽教授率領的國際科研團隊製造工藝，修復生產的薄膜鈣鈦礦太陽能電池。（Shaun Tan/UCLA）
https://samueli.ucla.edu/ucla-materials-scientists-lead-global-team-in-finding-solutions-to-biggest-hurdle-for-solar-cell-technology/