理大攻克薄膜太陽能「反向偏壓」瓶頸，-40V穩定性改寫業界標準

香港文匯報訊（記者 史柳藝）在日常環境中，太陽能板被樹木、雲層、飛鳥或建築物遮擋，是極常見的情況。但對於薄膜太陽能技術而言，這些遮擋卻可能造成嚴重問題，被遮擋的部分會出現反向偏壓，即負電壓，輕則降低發電效率，重則有機會損壞太陽能電池的組件。香港理工大學研究團隊正是從反向偏壓這個常被忽略的關鍵環節入手，成功研發新一代鈣鈦礦有機疊層太陽能電池，不但發電效率高，更能有效抵抗負電壓帶來的損害。該裝置即使承受-40伏特的極端負電壓，仍能維持90%以上的初始效率；在-20伏特下連續運作12小時後，效率保留90%，而在-4.5伏特下運作2,000小時後更保留高達97%。這表現遠超現有所有薄膜太陽能技術，為薄膜太陽能技術走向實際應用邁出關鍵一步。

有機太陽能電池近年在效率和耐久度上都有長足進步，但科學界對它在反向偏壓下的實際表現，以及電荷在體異質結（即電池內部由兩種材料混合而成的發電活性層）如何傳輸，至今仍未完全掌握。填補這些空白的知識，正是推動薄膜太陽能技術實際應用不可或缺的一步。

理大電機及電子工程學系能源轉換技術講座教授、鍾士元爵士可再生能源教授、理大智慧能源研究院副院長李剛及其研究團隊，正是從反向偏壓這個常被忽略的關鍵環節入手。他表示：「我們在提升有機太陽能電池和鈣鈦礦有機疊層太陽能電池於嚴苛反向偏壓環境下的穩定性方面，取得重要進展，為理解這類太陽能技術的運作原理和耐久度作出重大貢獻。」

是次研究顯示，透過抑制n-i-p型無機鈣鈦礦—有機疊層太陽能電池的「反向隧穿」，即太陽能電池被遮擋時電流反向流動、產生負電壓並損害電池的現象，有機太陽能電池成功保護鈣鈦礦層。

這項研究題為「具優異反向偏壓穩定性的鈣鈦礦—有機疊層太陽能電池」已刊登於《自然材料》（Nature Materials）期刊。在此前的研究中，其團隊透過「底層接觸調控」策略，成功將n-i-p型無機鈣鈦礦/有機疊層太陽能電池的能量轉換效率推高至25.9%（認證效率為25.1%），在各種環境下展現更高穩定性。該研究已於2025年刊載於《自然能源》（Nature Energy）期刊。

理大電機及電子工程學系博士後研究員黃佳明及博士生韓玉分別是刊載於《自然材料》及《自然能源》兩篇論文的第一作者。同系的研究助理教授任志偉為該兩篇論文的共同通訊作者。