科大除晶粒表面內凹結構 製高效太陽能電池

鈣鈦礦太陽能電池是一種極巨潛力的光伏技術，被廣泛認為有望在電網供電、便攜電源和太空光伏電池等廣闊的應用場景中取代現有的矽基太陽能電池。然而，鈣鈦礦器件在光、濕、熱致應力下的長期穩定性仍然是其商業化的主要障礙。研究團隊發現，在鈣鈦礦薄膜的晶粒廣泛存在表面內凹幾何形貌。這種高度隱蔽的內凹結構破壞了鈣鈦礦薄膜界面的結構完整性，是限制鈣鈦礦電池功率轉換效率和穩定性的隱藏因素。

團隊透過利用表面活性劑分子「十三氟己烷-1-磺酸鉀」（tridecafluorohexane-1-sulfonic acid potassium）來操控鈣鈦礦薄膜形成過程中的應變演化和離子擴散過程，成功消除晶粒表面內凹結構。團隊以此製作的鈣鈦礦太陽能電池在熱循環、濕熱和最大功率點跟蹤的標準測試中表現出顯著提升的耐久性。

研究的通訊作者周教授表示，單個晶粒的結構和幾何特徵將決定了鈣鈦礦太陽能電池和其他半導體器件的性能。透過揭示晶粒表面內凹結構、研究它們對性能的影響，並利用化學工程定制其幾何形狀，團隊正在開拓一種全新的鈣鈦礦太陽能電池製造方法，使其效率和穩定性接近理論極限。