在我們尋找一種廉價、高效的方式來收集太陽能的過程中，鈣鈦礦展現了很多優點。透過新增有機分子，這些晶體結構已經能夠將落在它們身上的光線的四分之一以上轉化為電能。

理論上，用正確的材料組合製成的鈣鈦晶體可將這一極限推到30%以上，超過矽基太陽能電池（這是目前最有用的太陽能電池板技術），而且成本低得多。這一切在紙面上都很好，但在現實中，有些東西一直在阻礙著技術的發展。

在適當的條件下將鈣、鈦和氧結合在一起，就可以得到重複的分子籠。

無論所涉及的元素是什麼，這種特殊的結晶模式被稱為鈣鈦結構。我們也可以用碘化鉛做一個，扔進像甲基銨這樣的有機化合物以獲得正電荷，灑上一些陽光，就可以產生電流了。

為了在這種能源轉換中實現超過25%的效率，工程師們很快了解到，需要確保有大量的碘化物——這似乎是為了保證晶體晶格中的任何缺陷都被很好地填補。

但這一假設從經充分的論證，因此美國加州大學聖巴巴拉分校的研究人員覺得親自上手，驗證一番。

利用最先進的計算技術來分析影響電子的量子行為；當它們在有機分子和碘化鉛結構的混合體中遷移時，研究人員發現，新增更多的碘化物並不完全是從經驗裡總結出的明智之舉。

事實證明，該系統的缺陷並不在任何人所預期的地方。

與其說是晶體籠子的缺陷，不如說是有機成分——以前被認為是一個牢不可破的單元——出現了相當令人沮喪的弱點。事實證明，他們的氫鍵可直接斷裂。

“甲基碘化鉛銨是典型的混合鈣鈦礦晶體。”首席研究員和材料工程師張熙（音）說。

“我們發現，打破其中一個鍵並移除甲基銨分子上的一個氫原子出乎意料地容易。”

這個氫空位在電力公路上形成了一個相當礙事的坑洞，阻礙了太陽光從周圍的過氧化物結構中擊出電子時產生的電流。

張說：“當這些電荷在空缺處被抓住時，它們就不能再做有用的工作，例如給電池充電或給電機供電，因此效率就會下降。”

儘管這一過程在現階段完全是理論上的，但計算結果也使該團隊能夠找到繞過這一缺陷的方法。

與實驗結果相匹配的一種可能性是在碘化物濃度中尋找一箇中間點。

將有機分子換成另一種陽離子，如銫，或者更好的是類似的有機化合物，如甲脒，也可能導致效率的根本改善。

將理論工作轉化為實用的發電方法將需要更多的測試和規劃。

為了使鈣鈦礦有望主導未來的能源生產市場，它需要在經濟和功能層面上顯示其價值。

但是鑑於過氧化物在過去十年中取得的進展，太陽能電池可能會在不遠的將來取得重大突破。

這項研究發表在《自然·材料》上。