【美新社讯】由加州大學洛杉磯分校(UCLA) 材料科學工程學教授楊陽領導的團隊，發現鈣鈦礦太陽能電池裡面的有機小分子具有「雙重人格」特性，不僅具有傳統認知中穩定晶體結構的作用，還可以經由特殊設計後，對晶體前沿軌道有所影響，以提高材料的電子性能。此一新發現為改善材料設計提供了新的可能性，對未來鈣鈦礦晶體設計深具助益，也將提升更佳的太陽能電池和發光二極管(LED)。研究成果發表於2021年2月4日出版的《科學(Science)》雜誌。

來自台灣的楊揚教授表示，鈣鈦礦材料以俄羅斯礦物學家列夫‧佩羅夫斯基（Lev Perovski）的名字命名，具有無機分子（如陶瓷）的晶體結構，有機分子穿插在其無機骨架中；鈣鈦礦是一類深具前途的材料，可以用於低成本、高性能的太陽能電池和LED，其以前未被利用的有機分子成分，可以進一步調整鈣鈦礦的電子性能。

他說，到目前為止，這些有機分子似乎僅起結構作用，不能直接貢獻鈣鈦礦的電子結構；如果有機分子設計合理，它們不僅可以保持晶體結構，而且還可以提高材料的電子性能。為了製造性能更好的鈣鈦礦材料，研究團隊引入了一種特殊設計的有機分子，即一種含芘（pyrene）的有機銨，在其一端，連接有正電荷的銨基；而這種分子設計，為鈣鈦礦提供了電子結構調節的全新維度。

楊揚教授進一步指出，為了證明該設計的功效，該團隊使用這些材料構建了光伏（PV）電池原型，然後在連續光照下測試了2000小時。新電池繼續以原始效率的85%將光轉換為能量。這與由相同材料但沒有添加改變的有機分子製成的光伏電池形成鮮明對比，未使用該有機分子的太陽能電池器件僅保留了其原始效率的60%。

該研究團隊的博士後研究員王睿（Rui Wang）說，鈣鈦礦的獨特之處在於它們具有高性能無機半導體的優勢，以及聚合物的簡便且低成本的可加工性；該研究發現的鈣鈦礦中有機組分對鈣鈦礦前沿軌道的影響，為進一步發展高效穩定的鈣鈦礦光電器件提供了全新的思路。