太陽能電池大部分由超純硅單晶片制成,生產超純硅需要耗費大量能源,而鈣鈦礦太陽能電池由鈣鈦礦多晶薄膜制成,這些薄膜通過類似于印刷業使用的低成本溶液處理技術涂覆于材料表面。通過改變這些薄膜中鈣鈦礦晶體的組成,每一層能吸收不同波長的光,從而有效利用整個太陽光譜,而硅總是吸收相同波長的光。一般而言,鈣鈦礦頂層吸收波長較短的光,中間層吸收中等波長的光,底層吸收更長波長的光。
鑒于此,研究團隊進行了兩方面的改進:去除有機分子形成全無機鈣鈦礦結構,引入銣元素。他們表示,銣的引入抑制了光誘導的相分離問題,得到的銣/銫混合無機鈣鈦礦擁有更好的光穩定性。在此基礎上,他們設計并建造了一個三結鈣鈦礦電池,在3.21伏的開路電壓下測得其效率為24.3%,而國家可再生能源實驗室測得23.3%的準穩態效率。
研究負責人泰德·薩金特教授指出,此前三結鈣鈦礦太陽能電池的最高效率約為20%。而且,此前的同類電池往往工作幾小時就會失去很多性能,而新電池即使運行420小時后仍保持80%的初始效率,在耐用性方面也是一大進步。