幾乎在10年之后，Tsutomu Miyasaka朝著解決問(wèn)題的方向邁出了第一步。日本桐蔭橫濱大學(xué)化學(xué)家Miyasaka及同事致力于研究染色敏化太陽(yáng)能電池（DSSCs）。與傳統(tǒng)的硅太陽(yáng)能電池不同，DSSCs包含有機(jī)吸光染料混合物，這些混合物為二氧化鈦（TiO2）等微小顆粒添加涂層，這些顆粒被電解液包圍。

　　在標(biāo)準(zhǔn)DSSCs里，當(dāng)染色分子吸引光子時(shí)，光能夠提高染色劑中電子的能量，使其跳到二氧化鈦微粒上。在那里，它會(huì)從微粒跳到微粒，直至到達(dá)電極，然后被收集起來(lái)，送入電路中。同時(shí)，其他電子從電解質(zhì)跳到染色劑，并使其恢復(fù)到初始狀態(tài)。

　　Gratzel表示，這里就有個(gè)麻煩。1991年Gratzel研究小組發(fā)明了DSSCs，但其染色劑不能吸收所有的光，因此降低了電池的能效。為了做得更好，Miyasaka將注意力轉(zhuǎn)向鈣鈦礦。他的研究小組花費(fèi)了兩年時(shí)間，尋找能使這種物質(zhì)變穩(wěn)定的秘方。他們使用了一層薄薄的吸光鈣鈦礦層，能效達(dá)3.8%。但不幸的是，這種電池也包含液體電解質(zhì)，會(huì)在幾分鐘內(nèi)溶解鈣鈦礦，以致電池失效。

　　之后，Gratzel與韓國(guó)成均館大學(xué)的Nam-Gyu Park合作邁出了下一步。2012年，他們宣布使用固體取代了原來(lái)的液體，能效接近10%。現(xiàn)在，事情開(kāi)始變得有趣。

　　越來(lái)越好

　　當(dāng)其他技術(shù)還在為突破12%競(jìng)爭(zhēng)時(shí)，鈣鈦礦太陽(yáng)能電池為何能遙遙領(lǐng)先？Cahen表示，正確答案的一部分是，鈣鈦礦有近乎完美的結(jié)晶度。這是砷化鎵和晶體硅等頂級(jí)太陽(yáng)能電池材料共有的特征。

　　在第二類電池材料中，這種晶體排列充斥著許多瑕疵。當(dāng)電荷快速通過(guò)晶體陷入瑕疵時(shí)，它們通常會(huì)放棄額外的能量。制造無(wú)瑕疵的晶體通常需要超高的溫度，或價(jià)值數(shù)百萬(wàn)美元的設(shè)備。但是鈣鈦礦能在80攝氏度下被制成，并能從溶液中簡(jiǎn)單沉淀析出近乎完美的形式。“有一點(diǎn)美夢(mèng)成真的感覺(jué)。”Cahen說(shuō)。

　　今年10月，英國(guó)牛津大學(xué)Henry Snaith研究小組和Gratzel小組等宣布，他們獲得了更完美的結(jié)果：鈣鈦礦能允許電荷在材料里穿行很長(zhǎng)的距離。這種被稱為載流子擴(kuò)散長(zhǎng)度的性能對(duì)所有太陽(yáng)能電池都非常重要。它用于衡量一個(gè)電子在遇到帶正電荷的電子空位或坑洞并掉入之前能走多遠(yuǎn)。在這個(gè)過(guò)程中，電子會(huì)放棄從陽(yáng)光的光子獲得的多余能量，產(chǎn)生熱能而非電力。