透明鈣鈦礦電池問世，未來窗戶也能發電

鈣鈦礦太陽能電池應用再突破。新加坡南洋理工大學研究團隊開發出超薄半透明鈣鈦礦太陽能電池，可直接整合於建築玻璃表面，在維持採光與外觀的同時進行發電。研究成果已刊登於《ACS Energy Letters》，未來有望應用於建築玻璃帷幕、交通工具以及穿戴式裝置等領域。

由副教授 Annalisa Bruno 領導的研究團隊成功研發出新型超薄鈣鈦礦太陽能電池，其厚度僅約人類頭髮直徑的萬分之一，同時比傳統鈣鈦礦太陽能電池薄約 50 倍。由於具備半透明與無色特性，未來可望直接應用於窗戶、玻璃帷幕甚至車窗等表面，將原本不具發電功能的玻璃轉變為能源來源。

近年鈣鈦礦被視為第三代太陽能技術的重要代表，其實驗室轉換效率已突破 30%，成為太陽能產業最受關注的新興技術之一。除了地面發電應用外，由於重量輕、可撓曲及高效率等特性，未來也被看好應用於低軌衛星、太空站甚至太空資料中心等新興領域。

此次開發的超薄元件中，最薄的鈣鈦礦吸收層僅有 10 奈米厚。在不透明版本中，10、30 與 60 奈米厚度元件分別達到約 7%、11% 與 12% 的光電轉換效率；而厚度 60 奈米的半透明元件則可維持約 41% 的可見光穿透率，同時達到 7.6% 的轉換效率。

雖然相較目前主流太陽能電池效率仍有差距，但鈣鈦礦的一大優勢在於即使在陰天、散射光或非直射陽光環境下，仍能維持一定發電能力。因此，相較需要大面積、高日照環境的傳統太陽能板，這類透明太陽能電池更適合應用於都市高樓林立的商辦大樓與玻璃帷幕建築。

研究團隊估算，若未來技術成功放大並維持相同效能，像是新加坡萊佛士坊（Raffles Place）或濱海灣（Marina Bay）等大型玻璃帷幕辦公大樓，每年有機會產生數百 MWh 電力，約可滿足 100 戶家庭一年的用電需求。

不過，鈣鈦礦太陽能電池最大的挑戰仍是耐久性問題。鈣鈦礦材料容易受到高溫、濕氣及紫外線影響，長期穩定性至今仍是產業商業化的重要門檻。尤其在全球暖化與都市熱島效應日益明顯的情況下，如何維持元件壽命與發電效率，仍有待後續技術突破。

目前南洋理工大學研究團已針對這項超薄鈣鈦礦薄膜結構申請專利，並正與產業夥伴合作驗證與標準化製造流程。不過整體技術仍處於研發階段，距離大規模商業化應用仍需進一步驗證其可靠度與量產能力。

（首圖來源：NTU）