全球?qū)稍偕茉吹木薮笮枨蟠龠M(jìn)了鈣鈦礦太陽能電池研究的蓬勃發(fā)展。目前，鈣鈦礦太陽能電池常見的遲滯效應(yīng)與穩(wěn)定性問題嚴(yán)重阻礙了其實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化大規(guī)模應(yīng)用。如何制備出一種性能優(yōu)異且穩(wěn)定性好的電池器件是亟需解決的難題。中科院青島生物能源與過程研究所首次將石墨炔作為電池活性層的主體材料，當(dāng)石墨炔活性材料含量為25%時(shí)，制備的鈣鈦礦太陽能電池效率最高可達(dá)21.01%。研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)石墨炔作為主體材料時(shí)，石墨炔豐富的π電子與鈣鈦礦前體溶液中的鉛有明顯的配位作用，從而延緩了鈣鈦礦的結(jié)晶速度，實(shí)現(xiàn)大晶粒尺寸、較少晶界、高結(jié)晶度的完美結(jié)合。在實(shí)現(xiàn)光電性能提高的同時(shí)，遲滯效應(yīng)和穩(wěn)定性也得到了極大改善。

隨后，研究人員從瞬態(tài)熒光、激子產(chǎn)生率、導(dǎo)電性等方面探究了器件性能提升的原因，結(jié)果表明石墨炔的引入不僅有效減少了晶界，抑制了電荷在晶界處的復(fù)合，同時(shí)有效提高了電荷的傳輸，這些效果均有利于器件填充因子和短路電流密度的提高，進(jìn)而提高了器件性能。同時(shí)由于鈣鈦礦薄膜質(zhì)量的提高、缺陷態(tài)密度的減少，使得器件的遲滯效應(yīng)和穩(wěn)定性也得到極大改善。

該研究表明這是第一次發(fā)現(xiàn)碳材料可以作為主體材料用于太陽能電池，石墨炔作為鈣鈦礦主體材料對(duì)提高鈣鈦礦太陽能電池器件性能還有巨大潛力，也為鈣鈦礦電池器件研究工作提供了全新思路。