在被稱(chēng)為鈣鈦礦的材料中，最令人興奮的是一種材料，它可以像今天的商業(yè)硅太陽(yáng)能電池一樣有效地將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能，并且有可能變得更便宜和更容易制造。

只有一個(gè)問(wèn)題：在這種材料所能采取的四種可能的原子構(gòu)型或相中，有三種是有效的，但在室溫和普通環(huán)境中是不穩(wěn)定的，它們很快就會(huì)恢復(fù)到第四相，這對(duì)太陽(yáng)能應(yīng)用完全沒(méi)有用。

現(xiàn)在，斯坦福大學(xué)和美國(guó)能源部SLAC國(guó)家加速器實(shí)驗(yàn)室的科學(xué)家們找到了一個(gè)新的解決方案：簡(jiǎn)單地將無(wú)用的材料放在金剛石砧槽中，在高溫下擠壓。這種處理方法使它的原子結(jié)構(gòu)變成一種有效的結(jié)構(gòu)，并使它保持這種狀態(tài)，即使在室溫和相對(duì)潮濕的空氣中也是如此。

研究人員在《自然》雜志上描述了他們的研究成果。

斯坦福材料與能源科學(xué)研究所（SIMES）研究員、SLAC工作人員于林（yulin）說(shuō)：“這是第一個(gè)利用壓力來(lái)控制這種穩(wěn)定性的研究，它確實(shí)開(kāi)辟了很多可能性。既然我們已經(jīng)找到了制備這種材料的最佳方法，有可能將其擴(kuò)大到工業(yè)生產(chǎn)，并使用同樣的方法來(lái)操縱其他鈣鈦礦相。”

尋求穩(wěn)定

鈣鈦礦的名字來(lái)源于一種具有相同原子結(jié)構(gòu)的天然礦物。在這種情況下，科學(xué)家們研究了一種由碘、鉛和銫組成的鹵化鉛鈣鈦礦。

這種材料的一個(gè)階段，稱(chēng)為黃色階段，沒(méi)有一個(gè)真正的鈣鈦礦結(jié)構(gòu)，不能用于太陽(yáng)能電池。然而，科學(xué)家們不久前發(fā)現(xiàn)，如果你用某種方法處理它，它會(huì)變成一種黑色鈣鈦礦相，這種黑色鈣鈦礦相在將陽(yáng)光轉(zhuǎn)化為電能方面非常有效。這使得它備受追捧，成為許多研究的焦點(diǎn)，斯坦福大學(xué)教授、研究合著者溫迪?毛（WendyMao）說(shuō)。

不幸的是，這些黑相在結(jié)構(gòu)上也是不穩(wěn)定的，往往很快就會(huì)坍縮回到無(wú)用的狀態(tài)。另外，它們只能在高溫下高效工作，毛教授說(shuō)，研究人員必須克服這兩個(gè)問(wèn)題，才能在實(shí)際設(shè)備中使用。

以前曾有人試圖用化學(xué)、應(yīng)變或溫度來(lái)穩(wěn)定黑相，但只是在沒(méi)有水分的環(huán)境中，而這種環(huán)境并不能反映太陽(yáng)能電池的實(shí)際運(yùn)行條件。這項(xiàng)研究結(jié)合了壓力和溫度在更現(xiàn)實(shí)的工作環(huán)境。

壓力和熱量起作用

林教授和博士后研究員馮克與斯坦福大學(xué)研究小組的同事們合作，設(shè)計(jì)了一個(gè)裝置，黃色相的晶體被擠壓在鉆石的尖端之間，這就是所謂的鉆石砧細(xì)胞。在壓力不變的情況下，晶體被加熱到450攝氏度，然后冷卻。

科學(xué)家們說(shuō)，在適當(dāng)?shù)膲毫蜏囟冉M合下，晶體從黃色變?yōu)楹谏⒃趬毫︶尫藕蟊３衷诤谏A段。它們能抵抗潮濕空氣的變質(zhì)，在室溫下保持穩(wěn)定和有效10至30天或更長(zhǎng)時(shí)間。

用X射線和其他技術(shù)進(jìn)行的檢查證實(shí)了材料晶體結(jié)構(gòu)的變化，SIMES理論家賈春晶和Thomas-Devereaux的計(jì)算提供了壓力如何改變結(jié)構(gòu)和保持黑相的見(jiàn)解。

林說(shuō)，使晶體變黑并保持這種狀態(tài)所需的壓力大約是大氣壓的1000到6000倍，約為人造金剛石行業(yè)常用壓力的十分之一。因此，進(jìn)一步研究的目標(biāo)之一將是將研究人員從鉆石砧細(xì)胞實(shí)驗(yàn)中學(xué)到的知識(shí)轉(zhuǎn)移到工業(yè)上，并擴(kuò)大工藝規(guī)模，使其進(jìn)入制造領(lǐng)域。