不一樣的電池設計，倒置鈣鈦礦太陽能效率破 25%

根據最近發表在《Science》雜誌的研究，中國在倒置鈣鈦礦太陽能獲突破，將轉換效率提高到 25.4%，創下新紀錄。

鈣鈦礦太陽能為備受看好的新興太陽能電池材料，具有高轉換效率、低成本、更輕更靈活等優點，但在穩定性跟壽命方面，還有待加強，中國華東理工大學兼論文的第一作者葉方圓表示，鈣鈦礦電池發電效率高，但很多都停留在理論上，目前鈣鈦礦電池的發電效率尚未達到傳統矽晶太陽能水準，團隊正持續探索提高鈣鈦礦電池效率的方法。

鈣鈦礦太陽能板的運作方式跟傳統矽晶太陽能很像，其中的鈣鈦礦吸收層為主要吸光材料、電洞傳輸層類似 P 型半導體、電子傳輸層類似 N 型半導體，藉由內部形成電位差，接上外部電路後即可將電流導出。

與傳統 n-i-p 結構的鈣鈦礦太陽能電池不同，倒置（p-i-n）結構的鈣鈦礦太陽能電池被認為具有更高的穩定性和壽命，但團隊指出，倒置結構的鈣鈦礦太陽能電池使用的電洞傳輸材料，不是濕鈣鈦礦前體疏水性太強，就是會與鈣鈦礦層發生反應，導致介面產生缺陷。

研究團隊則以氰基乙烯膦酸開發出雙親性小分子電洞傳輸劑，可以用於鈣鈦礦沉積的超濕潤層，開發出高品質鈣鈦礦薄膜，減少產生介面缺陷，且除了鈣鈦礦電池還能用在有機聚合物太陽能電池。最終鈣鈦礦太陽能薄膜的功率轉換效率為 25.4%，開路電壓為 1.21 v。

為開發出更強大，應用範圍更廣的太陽能電池，科學家們努力挖掘鈣鈦礦太陽能的潛力，其中鈣鈦礦最受關注的兩大突破方向為效率跟穩定性，葉方圓強調，鈣鈦礦太陽能有室內太陽能和穿戴式設備的潛力，讓再生能源有機會潛入人們日常生活中。

（首圖來源：Unsplash）

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