近期,鈣鈦礦太陽能電池 (Perovskite Solar Cells, PSCs) 的研究取得了重大進展,多項創新策略成功將其功率轉換效率 (PCE) 與長期穩定性推向新高,為下一代太陽光電技術的商業化帶來新希望。
鈣鈦礦材料因其卓越的光電特性(如可調變的能隙、高載子遷移率)而備受矚目,使其理論效率遠超傳統矽晶電池。然而,穩定性不佳和含鉛的環保疑慮一直是其商業化的主要障礙。
然而科學家們研發出一種高效鉛基鈣鈦礦電池,透過缺陷鈍化、抑制非輻射複合及優化載子傳輸管理等策略,單結鉛基鈣鈦礦電池的實驗室效率已突破 26%,且在連續運作下的穩定性可超過 8 個月 (約 6,000 小時)。創新的技術還涵蓋了可應用於穿戴裝置的柔性電池、可雙面發電的雙面電池,以及在一般大氣環境下製造的製程,大幅降低了生產成本。
此外,新的疊層太陽能電池 (Tandem Solar Cells)技術,透過將鈣鈦礦電池與傳統矽晶電池堆疊,可以更有效地利用太陽光譜,進而大幅提升效率。目前,鈣鈦礦-矽晶疊層電池的認證效率已超過 32.5%,刷新了太陽能電池的效率世界紀錄。此外,全鈣鈦礦疊層電池的效率也已突破 28%,展現了巨大的發展潛力。
為解決鉛的毒性問題,研究人員也在積極開發無鉛鈣鈦礦電池,例如以錫 (Sn) 為基礎的替代方案。儘管目前無鉛電池的性能和穩定性仍不及含鉛電池,但透過使用綠色溶劑和特殊添加劑等方法,其性能正持續提升中。