رغم أن خلايا الطاقة الشمسية الكالسيوم التيتانيوم (perovskite) منخفضة التكلفة وعالية الإنتاجية للكهرباء لكل وحدة مساحة، إلا أن استقرارها ضعيف، وتتدهور كفاءتها أسرع من الخلايا القائمة على السيليكون. الآن، حقق فريق دولي بقيادة البروفيسور أنطونيو أباتي (Antonio Abate) اختراقاً، من خلال طلاء طبقة جديدة بين سطح الكالسيوم التيتانيوم وطبقة الاتصال العلوية، مما يحسن بشكل ملحوظ استقرار خلايا الطاقة الشمسية الكالسيوم التيتانيوم، ويرفع الكفاءة إلى ما يقرب من 27%، وهو مستوى متقدم، ويحافظ على الكفاءة دون انخفاض تحت إضاءة قياسية مستمرة لمدة 1200 ساعة. أكملت الدراسة فرق من الصين وإيطاليا وسويسرا وألمانيا، ونُشرت النتائج في مجلة Nature Photonics.

"نحن نستخدم مركب مفلور يمكنه الانزلاق بين طبقة الكالسيوم التيتانيوم وطبقة الاتصال الغنية بالفوليرين (C60)، مكوناً غشاءً أحادي الجزيء شبه كثيف"، يوضح أباتي. هذه الطبقة الجزيئية تشبه التفلون، حيث تعزل كيميائياً طبقة الكالسيوم التيتانيوم عن طبقة الاتصال، مما يقلل من خسائر العيوب، ويحسن استقرار الهيكل في الطبقتين المجاورين، مما يجعل طبقة C60 أكثر تجانساً وكثافة. يقول أباتي: "تشكل الطبقة الوسطى حاجزاً كيميائياً يمنع العيوب مع الحفاظ على الاتصال الكهربائي."

تم إجراء التجارب الرئيسية بواسطة المؤلف الأول لي غوي شيانغ (Guixiang Li) أثناء دراسته للدكتوراه في فريق أباتي. يعمل لي غوي شيانغ الآن أستاذاً في جامعة جنوب شرق نانجينغ (Southeast University in Nanjing)، ويستمر في التعاون مع فريق أباتي. شاركت في الدراسة أيضاً فرق من المعهد الاتحادي السويسري للتكنولوجيا في لوزان (École Polytechnique Fédérale de Lausanne) وكلية إمبريال كوليج لندن (Imperial College London). باستخدام الطريقة الجديدة، تحقق خلايا الطاقة الشمسية الكالسيوم التيتانيوم كفاءة على مستوى المختبر تصل إلى 27%، أعلى من 26% بدون الطبقة الوسطى. التحسن في الاستقرار واضح، حيث لا تنخفض الكفاءة تحت "ضوء الشمس القياسي" المستمر لمدة 1200 ساعة. يؤكد أباتي: "1200 ساعة تعادل عاماً من الاستخدام الخارجي تقريباً." بالمقارنة، تنخفض كفاءة الخلايا بدون "طبقة التفلون" بنسبة 20% بعد 300 ساعة. تتمتع هذه الطبقة باستقرار حراري جيد، حيث تتحمل 1800 ساعة عند 85 درجة مئوية، و200 دورة بين -40 درجة مئوية و+85 درجة مئوية دون تغيير. تستخدم خلايا الكالسيوم التيتانيوم هذه هيكلاً مقلوباً (pin)، مناسبة للخلايا الترادفية، مثل الجمع مع خلايا السيليكون.