新型無機鈣鈦礦太陽能電池解決遇熱衰退難題

日本沖繩科技技術大學院（OIST）近日成功研發新型無機鈣鈦礦電池，可望降低太陽光電成本與解決鈣鈦礦電池遇熱降解挑戰，並同時滿足高效率與穩定性等要求。

身為最受歡迎的綠能產業，太陽能產業競爭十分激烈，目前市佔率最高的太陽光電為硅晶電池，但長江後浪推前浪，新興鈣鈦礦電池也正虎視眈眈盯著市佔第一寶座，其光吸收效率高，成本也比硅晶電池還便宜，更可溶解在溶液中，再噴塗到基材上，如解決穩定性跟遇熱劣化等難題，未來將無可限量。

根據《Advanced Energy Materials》的研究，有別於以往有機鈣鈦礦電池，團隊研發的新型電池為無機電池，這是一項重大改變，因為有機材料通常不耐熱，遇熱容易衰退。

太陽能電池長時間日照曝晒後會變得非常燙，導致光轉換效率下降，因此材料熱安定性居太陽光電研發關鍵地位，研究人員則藉由無機代替有機材料，讓鈣鈦礦太陽能電池更加穩定。OIST 能源材料與表面科學部門 Zonghao Liu 表示，無機鈣鈦礦太陽能電池曝晒 300 小時之後，光電轉換效率（PCE）僅下降 8%。

不過全無機鈣鈦礦太陽能電池的光吸收效率比有機無機混成材料（organic-inorganic hybrid material）還要低，因此研究人員利用錳來提高電池性能，藉由錳改變材料晶體結構，並進一步提高光捕獲能力。Liu 表示，就像我們用鹽巴來提味，當團隊在電池添加錳時，可改變太陽能電池特性。

且為防止因熱度造成電池劣化，新型無機鈣鈦礦電極以碳取代舊有的黃金。與需要高溫與真空環境的黃金材料相比，這種電極很明顯更便宜跟易於生產，碳也可以直接印刷在太陽能電池上。

新型無機鈣鈦礦電池由多層材料組成，底部為僅有幾公釐厚的玻璃，第二層為透明導電材料FTO，上方是由二氧化鈦組成的電子活性層與光敏性（photoactive）鈣鈦礦，最上層則是碳。

目前團隊仍持續研究該新型電池效率和耐用性，希望未來可將光電轉換效率從 6.14% 提升到商業化地步。有鑒於鈣鈦礦電池光電轉換效率已從 2009 年的 3.81%，提升至可與硅晶電池比擬的 22%，在如此短的時間內進步神速，這類電池應用與發展備受看好。

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