香港文匯報訊(記者 高鈺)太陽能可說是最具發展潛力的綠色能源,而近年興起的鈣鈦礦太陽能電池,以高效率和低製造成本見稱,惟欠缺長期穩定性而令應用一直未能普及。香港科技大學研究團隊成功研發出一款高強度薄膜,透過在鈣鈦礦表面實現多點錨定,如同「分子魔術貼」般固定位置,確保薄膜在運作期間保持穩定。在攝氏85度和正午強烈陽光條件的標準測試顯示,該薄膜使太陽能電池連續運作逾1,100小時後仍能維持95%以上的初始效率,展現戶外應用的強大潛力,為高效、耐用且低成本的太陽能發電技術鋪路。
針對鈣鈦礦太陽能電池的應用,現有技術常以「低維鈣鈦礦薄膜」覆蓋三維鈣鈦礦吸收層,以修復器件表面缺陷並提高電壓,但傳統薄膜多由單價銨鹽構成,與晶格的結合較弱,在高溫熱和光照下易分解,導致性能迅速下降。為解決此問題,港科大電子及計算機工程學系博士後研究員常曉明所屬的團隊,研發出一種新型多價脒陽離子配體,能夠透過脒基的兩個含氮位點,像「分子魔術貼」般在鈣鈦礦表面固定位置。
常曉明解釋,新研發的多價脒陽離子配體,具有近乎平面的分子構型和穩定電荷分布,能形成更強的氫鍵以抵抗分解,做到更高的穩定性。
研究論文共同作者、港科大電子及計算機工程學系助理教授林彥宏表示,團隊利用了專用的原位高光譜成像儀器進行分析,在加速老化測試中,「採用『分子魔術貼』界面的器件,其光致發光分布與光譜幾乎不變,顯示該界面具有高度穩定性,而鈣鈦礦層的化學組成亦能長時間維持完整。」
團隊又證實,在倒置結構的鈣鈦礦器件中,這種三維/二維界面工程策略,實現了約1.1cm2器件25.4%的經認證穩態光電轉換效率,以及6.8cm2小型組件24.2%的效率,是目前同業匯報所知的最高水平。
上述成果已獲選於權威期刊《科學》發表。
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