利用先进光子源的明亮X射线和定制的表征平台，科学家们追踪了钙钛矿内部的离子运动，钙钛矿是新型太阳能收集设备的潜在材料。

太阳能发电场在应对气候变化方面正在取得越来越多的立足点，科学家们正在寻找新材料来提高太阳能电池板的效率。提高效率意味着研究光检测和发光材料，这是光电子学研究的基础。这些新材料中的一类称为钙钛矿。

研究人员使用美国能源部(DOE)阿贡国家实验室科学办公室用户设施先进光子源(APS)，最近在《焦耳》杂志上发表了一项研究，揭示了离子在紫外线辐射(UV)下在不同钙钛矿晶体内移动的方式。科学家们对测试材料在紫外线下的稳定性很感兴趣，因为长时间暴露后，它会显着降低太阳能电池的性能，有时降低超过50%。

当光与太阳能电池碰撞时，电子就会脱离键合，从而使它们能够循环和移动，从而产生电能。然而，钙钛矿的不稳定性意味着碘等会以碘气的形式离开系统，为离子迁移创造一个空位，从而产生导致系统停止运行的缺陷。研究人员希望提高钙钛矿的稳定性，使太阳能电池的寿命达到二十到三十年，从而使它们在工业上更有用。

“钙钛矿在太阳能电池和LED显示器方面具有巨大的潜力。在阿贡国家实验室，我们希望利用强大的X射线束来解开钙钛矿的神秘面纱，并揭示克服其稳定性障碍的潜在途径，”阿贡国家实验室说道材料科学家Yanqi(Grace)Luo，该论文的主要作者。

钙钛矿在太阳能电池中的潜在用途在气候适应能力方面的下一个太阳能突破中名列前茅。商用多晶硅太阳能电池可以将10-15%的太阳能转化为电能。但自2009年首次实验以来，钙钛矿已将这一比例提高至26%，优于许多其他类型的太阳能电池。

为了增强钙钛矿太阳能转换，科学家通过创新的成分和结构工程提高材料的稳定性。通过改变卤化物比例并添加不同尺寸或数量的离子，科学家可以有利地改变钙钛矿的性质和用途。

由于这些杂化钙钛矿的光捕获特性不稳定且容易改变，因此需要格外小心和专门设计的科学装置来研究它们。有些显微镜只能记录快照，在测量时提供有关样品的一组特定信息。APS的仪器可以记录并提供整个观察过程中样品状况的数据，这意味着研究纳米科学的研究人员可以见证变化的发生。

罗的团队已经证明，通过使用一种称为纳米探针X射线荧光(nano-XRF)的复杂技术，他们可以在损坏钙钛矿材料之前直接捕获卤化物原子的运动。