近年來，太陽能鈣鈦礦電池的發展勢頭強勁。鈣鈦礦太陽能電池於 2012 年首次問世，已顯示出作為其他太陽能技術的經濟實惠替代品的巨大潛力，並且其效能不斷提高。現在的報告表明，它們的效率可以超過 20%，這對於其他太陽能電池來說需要幾十年的時間才能達到這個里程碑。
但是，這些效率值有多麼真實呢？國家實驗室現在正在提出這個問題，許多研究小組發現，效率測試的本質以及鈣鈦礦本身的可疑穩定性只會誇大器件的效能。除非能夠解決這個穩定性問題，否則鈣鈦礦器件可能永遠無法成為矽太陽能電池的可行替代品。
美國國家可再生能源實驗室 (NREL) 光伏電池和模組效能表徵小組經理 基思·埃默裡 表示，“所有與 [鈣鈦礦太陽能電池] 相關的令人興奮的效率和任何能源宣告都應持保留態度。” NREL 是負責確保任何提高太陽能電池效率的主張都經過獨立驗證並達到嚴格標準的幾個國際實驗室之一。標準做法是透過對其進行電流-電壓測量來測試電池。該電池在 25°C 的溫度下，用 1000W/m2 的光照射，模擬中午太陽的條件，並測量其功率輸出。
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步步高昇
除了進行此測試外，埃默裡還整理了資料，這些資料記錄了每種不同型別太陽能電池的不斷變化的效能（見圖）。從表面上看，該圖似乎證實了鈣鈦礦是自矽以來改進最快的太陽能技術。例如，多晶矽太陽能電池在過去二十年中，效率從大約 14% 緩慢攀升至 20%。鈣鈦礦僅用兩年時間就實現了同樣的增長。
由於其低成本而受到讚譽，這種有機金屬鹵化物材料自 2012 年被發現以來，就一直備受矚目。它們看似不可阻擋的崛起在 NREL 圖表上的四個小點中有所體現，但每個點旁邊都有一個免責宣告：“未穩定”。
埃默裡表示，這種區分有一個簡單的原因：“我認為 [鈣鈦礦] 不穩定到我認為將它們視為與該表中的任何條目處於同一水平都是具有誤導性的地步。”
埃默裡所指的這種不穩定性是指這些電池在測試後會迅速退化。“[效率計算] 基於它們不會比矽退化得更快的假設，然而 [鈣鈦礦] 會在光照和空氣中自發退化，”埃默裡說。他還指出，歸因於鈣鈦礦電池的大多數效率值尚未經過獨立驗證。
進步的代價 馬丁·格林是澳大利亞先進光伏中心的負責人，他同意埃默裡關於鈣鈦礦穩定性的觀點。“由於器件不穩定，測量變得複雜，”格林說。“它們的輸出會顯示滯後現象。”
滯後現象是指材料的效能取決於其歷史——就像汽車輪胎中的橡膠因反覆使用而變弱一樣——這也是瑞典隆德大學的博士後 伊娃·昂格 的一個癥結點。“基於 [鈣鈦礦] 的太陽能電池在進行電流-電壓測量之前以及掃描條件下都受到了預處理的影響，”昂格告訴《化學世界》。
她最近關於這個問題的研究，以及由 沃爾夫岡·特雷斯 和他在洛桑的瑞士聯邦理工學院的同事所進行的工作，顯示了進行電流-電壓測量的方式將決定您獲得的效率值。例如，您掃描電壓的速度，或者在測試之前“光照浸泡”電池的時間長短，都會降低其效率。昂格總結道：“它們可能會導致對功率轉換效率的粗略高估或低估。”
解決這個效率問題的成本可能會損害鈣鈦礦成為矽或染料敏化太陽能電池的廉價有效替代品的前景。“要解決穩定性問題，該材料系統的經濟效益可能會喪失，”埃默裡警告說。“在解決穩定性問題之前，你不知道它會花費你多少錢。”
舉證責任
但是，圍繞鈣鈦礦效率的不確定性引發了一個更大的問題。如果對這些值的真實性存在擔憂，那麼誰有責任確保在釋出之前對其進行驗證？
據埃默裡稱，不能因為認證實驗室沒有嘗試讓研究人員提供測試電池而責怪他們。“我已經盡力不給研究小組任何藉口。我不向他們收費，”他說。“除了在惰性氣氛中測試之外，我願意容納不穩定的裝置。”
即便如此，似乎有些小組仍然不提交測試電池進行獨立分析。“一些領先的小組 [尋求獨立驗證]，但並非所有小組都如此，”格林聲稱。“對於染料敏化電池，這一點尤其明顯，在非常知名的期刊上聲稱效率超過 13%，而迄今為止報告的最佳獨立確認結果為 11.9%。”
格林接著解釋說，認證“可能只有在……涉及到里程碑式的結果時才至關重要”。他還質疑科學期刊在此過程中的作用。“不幸的是，一些期刊（並非全部），包括一些最負盛名的期刊，在這種情況下堅持獨立確認，”他說。“如果所有期刊及其審稿人都堅持對任何里程碑式的結果進行獨立確認，那麼這個問題將會得到解決。”
然而，似乎鈣鈦礦研究界正在嘗試直接解決這個問題，昂格和特雷斯的工作為該界解決這些問題提供了一個平臺。“我們當然需要公開辯論，目的是建立涉及認證實驗室、研究小組以及科學期刊的裝置認證的通用標準，”昂格說。
對於埃默裡來說，在仍然聲稱鈣鈦礦與矽一樣經濟的同時，不討論這些問題是“一廂情願”。但是，像昂格一樣，他相信該界將解決效率問題。“我相信鈣鈦礦小組想這樣做——他們正在嘗試作為一個社群來解決這些問題，”他說。“他們真的都希望保持一致。”