理大突破太陽能電池瓶頸 提升能量轉換率至33.89%新高

香港文匯報訊（記者 高鈺）雙端鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的能量轉換效率遠超單結太陽能電池，為光伏領域帶來革命性突破。然而，未能有效優化器件界面，最大化電荷提取效率並降低能量損耗，令其廣泛應用潛力仍然受到限制。香港理工大學研究團隊提出創新的雙層界面鈍化策略，成功將鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的轉換效率提升至33.89%的紀錄新高，推動太陽能技術發展邁向新的里程碑。

長久以來，鈣鈦礦與電子傳輸層界面處所發生的載流子複合問題，都令鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池的效率提升受到嚴重限制。理大應用物理學系助理教授殷駿帶領研究團隊，結合先進材料設計和器件優化策略，研製出高效鈣鈦礦/矽串聯太陽能電池，為界面工程帶來重大突破。此項研究與隆基綠能科技及蘇州大學合作完成，成果已發表於國際期刊《自然》。

團隊創新性地結合納米級超薄氟化鋰層（LiF）和乙二胺碘（EDAI）分子沉積，同時實現場鈍化和化學鈍化，達至雙層交織鈍化，有助維持高效的電子提取，並抑制非輻射複合現象。團隊再將應用了此策略的鈣鈦礦材料，與具有前表面紋理平緩、後表面高度紋理化的獨特設計的雙紋理矽異質結電池組合，成功構建高效能鈣鈦礦/硅串聯太陽能器件，能在增強光電流捕獲能力的同時，維持電池後側的鈍化效果，實現光吸收及電荷傳輸的協同優化。

運用此雙層界面鈍化策略製成的鈣鈦礦/硅串聯太陽能電池通過獨立機構認證，展現出高達33.89%的能量轉換效率，首次突破Shockley-Queisser極限提出單結太陽能電池的最大能量轉換率（即33.7%）。此外，電池亦表現出其他卓越的光伏性能，包括填充因子高達83%、開路電壓接近1.97 V，長期穩定性也有顯著提升。

這項突破性研究克服了太陽能電池的能量轉換效率瓶頸，不僅進一步開拓了鈣鈦礦技術在光伏領域的應用前景，更為可再生能源的發展提供全新思路，有望加速高效太陽能技術的商業化進程，為實現綠色低碳未來提供強大支撐。殷駿表示：「我們的目標是突破太陽能電池的傳統效率局限，並整合鈣鈦礦等先進材料和成熟的硅基技術，充分發揮兩者的協同優勢，從根本上提升太陽能電池的光電性能。這項跨學科研究項目不僅展現了光伏技術的無限潛力，也為可再生能源及新質生產力的持續發展打下堅實堅礎。」

憑藉在材料科學領域的傑出貢獻，殷駿榮獲2024年國家自然科學基金「優秀青年科學基金項目」資助。他的研究團隊未來將繼續探索先進鈣鈦礦材料的光電特性，以及其在新一代光伏器件中的應用潛力。