城大團隊突破有機光伏瓶頸 變廢為寶提升能源轉換效率至20.5%

香港文匯報訊 （實習記者 彭可悅）在有機光伏領域，低能量自旋三重態激子（T₁）過往一般以熱能形式耗散，難以有效轉化為電能，成為制約器件效率的關鍵瓶頸。香港城市大學李兆基講座教授（材料科學）任廣禹領導的科研團隊，在最新研究中成功實現三重態激子的有效回收與再利用，將其轉化為可發電的自由載流子，為這項逾十年的技術難題帶來突破。技術可應用新策略製備的有機光伏電池，並將能源轉換效率效率提升至20.5%，為能源發展提供嶄新路徑。相關成果已發表於國際頂尖期刊《自然》。

團隊通過觀察結合新型受體材料FTh-4F的有機光伏系統，發現系統內自由載流子壽命顯著長於自旋三重態激子，此現象有別於傳統認知，意味三重態激子並非單純以熱能散失，而可能存在重新解離為自由載流子的通道。隨後，團隊通過敏化實驗增加三重態激子濃度，成功驗證其可經由界面三重電荷轉移態（3CT）重新解離為可供有效提取的自由載流子。研究亦進一步表明，精準調控分子側鏈結構與聚集態激子離域性，可提升T₁激子解離效率。

任廣禹表示，團隊後續實驗已將器件效率進一步推升至21%以上，為下一代高效有機光伏器件的開發奠定堅實的科學基礎與工程化方向。他亦指出，研究完善了有機光電器件激子／載流子演化的科學框架，有望大幅提升能源利用效率，並應用到更多與電荷分離及電荷複合相關的光電系統中。