HZB的一個研究小組在《科學》雜志上發表了一篇報告，介紹了目前由鈣鈦礦和硅制成的串聯太陽能電池效率達到29.15%的世界紀錄。即使沒有封裝，串聯電池也能在300小時內保持穩定的性能。為了實現這一目標，史蒂夫·阿爾布雷希特教授領導的小組研究了界面處的物理過程，以改善載流子的傳輸。

由兩個帶隙不同的半導體組成的太陽能電池串聯使用時，與單獨使用的單個電池相比，可以獲得相當高的效率。這是因為串聯電池更有效地利用太陽光譜。在將太陽光轉換成可見光時，主要是利用太陽光中的某些組分。

在2020年初，由史蒂夫·阿爾布雷希特（SteveAlbrecht）教授領導的團隊打破了之前由鈣鈦礦和硅制成的串聯太陽能電池（28.0%，牛津光伏）的世界紀錄，創造了29.15%的新世界紀錄。與最高認證和科學出版的效率（DOI:101126中的26.2%）相比，這是一個巨大的進步。新值已在FraunhoferISE認證并在NREL圖表中列出。現在，這項研究結果已經發表在《科學》雜志上，詳細解釋了制造過程和基礎物理。

“29.15%的效率不僅是這項技術的記錄，而且在NREL圖表中處于整個新興光伏類別的最頂端，”Albrecht團隊的博士生、該研究的第一作者EikeK?hnen說。此外，新型鈣鈦礦/硅串聯電池的特點是在連續暴露于空氣和模擬太陽光下300多小時內性能穩定，無需封裝保護。該團隊利用了一種具有1.68ev禁帶的復雜鈣鈦礦成分，并專注于優化襯底界面。

他們與來自立陶宛的合作伙伴（VytautasGetautis教授的團隊）開發了一種有機分子的中間層，這些分子可以自行排列成自組裝單層膜（SAM）。它由一個新的甲基取代咔唑分子（Me-4PACz）組成。這種SAM被應用到電極上，促進了電荷載體的流動。”我們首先準備了完美的床，可以說，鈣鈦礦就躺在上面，”阿姆蘭·阿舒里說，他也是阿爾布雷希特團隊的成員，也是這項研究的第一作者。

研究人員隨后使用了一系列補充研究方法來分析鈣鈦礦、SAM和電極之間界面的不同過程：“特別是，我們優化了所謂的填充因子，它受從鈣鈦礦頂部電池中流失的電荷載流子數量的影響，阿舒里解釋道。當電子通過C60層沿陽光方向流動時，“空穴”通過SAM層反向移動進入電極然而，我們觀察到空穴的提取比電子提取慢得多，這限制了填充因子，”阿爾·阿舒里說。然而，新的SAM層大大加速了空穴傳輸，因此同時有助于改善鈣鈦礦層的穩定性。

通過結合光致發光光譜、模型、電特性和太赫茲電導率測量，可以區分鈣鈦礦材料界面的各種過程，并確定顯著損耗的來源。

許多合作伙伴參與了該項目，包括立陶宛考納斯理工大學、波茨坦大學、斯洛文尼亞盧布爾雅那大學、英國謝菲爾德大學以及柏林理工大學，阿爾布雷希特在那里擔任初級教授。