鈣鈦礦太陽能壽命問題有解？美國科學家發現根本原因

2022-03-18

鈣鈦礦太陽能為備受矚目的下一代光電技術，轉換效率高、製程相對簡易，但其致命缺點在於，容易在陽光下分解，這對於「靠陽光吃飯的」太陽能板來說是一大傷害，現在美國科學家找到衰退背後原因，並提出簡單的解決方案。

長期矽晶太陽能一直以來都是太陽能產業的龍頭，沒有任何一種材料在效率、壽命、成本等綜合條件評比下與之媲美，但金屬鹵化物鈣鈦礦身為後起之秀，正迅速崛起，短短十年內效率已接近 25%，且更便宜、更輕巧也更靈活。

只可惜鈣鈦礦材料在陽光直射下容易分解，隨著時間流逝效率自然下滑，過去科學家試圖透過添加大分子、舊顏料、由頭髮製成的碳奈米點、2D 添加劑、辣椒化合物或量子點來解決壽命問題。

不過加州大學洛杉磯分校（UCLA）研究人員發現，鈣鈦礦太陽能衰退的背後原因，一切源於「去除缺陷（correct defect）和提高效率」的表面處理。太陽能電池表面的有機離子，雖然可以提高太陽能發電效率，反之也造成耐用性低下，畢竟電子聚集在表面就會破壞鈣鈦礦原子的排列，隨著時間的推移導致分解。

因此團隊透過在表面處理中配對正負離子來解決這個問題，有助於維持電池表面中性和穩定，也不會攪亂缺陷預防處理。UCLA 團隊測試解方效果後，研究人員將太陽能電池放置在全天候在強光下測試，模擬加速老化條件，在這些條件下 2,000 多個小時後，太陽能電池仍維持 87% 的效率，遠遠高於未處理電池的 65%。

論文共同第一作者 Shaun Tan 表示，這是至今效率最穩定的鈣鈦礦太陽能電池之一，與此同時團隊還奠定新的基礎知識，未來社群可以基於這份研究基礎進一步開發和改進，設計出更穩定的鈣鈦礦太陽能電池。

（首圖來源：UCLA）