理大新型太陽能電池 高效發電無懼遮擋
【大公報訊】太陽能板被樹木、雲層、飛鳥或建築物遮擋，是日常環境中極常見的情況。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（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（理大）研究團隊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。研究中的疊層裝置即使承受-40伏特的極端反向偏壓，仍能維持90%以上的初始效率，表現遠超現時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。
薄膜太陽能技術，例如碲化鎘（CdTe）、銅銦鎵硒（CIGS）、鈣鈦礦和有機太陽能電池等，具備輕巧、柔韌及低成本等獨特優勢。但因電子離子混合導電特性，遇局部遮擋而產生負壓後穩定性不足，因此，能否抵抗反向偏壓，正是薄膜太陽能技術是否耐用及能否長期穩定運作的關鍵。
承受反向偏壓 仍維持九成效率
有機太陽能電池在反向偏壓下之所以受損，源於體異質結存在「深陷阱態」的缺陷。這是太陽能電池材料裏的隱形陷阱，困住負責發電的電荷，令電池效率下降甚至損壞。
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，透過創新方法及策略性干預取得突破，透過抑制「供體─受體混合區」（即電池發電核心中，負責放出和接收電荷的兩種材料混合的區域）內孤立的受體簇，成功減少上述缺陷，研發出高效能的有機太陽能電池─只要負電壓不超過-35伏特，電池都不會被永久破壞，抗損能力大幅提升，為有機太陽能電池的效率和穩定性建立新標準。
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。即使承受-40伏特的極端反向偏壓，疊層裝置仍能維持90%以上的初始效率。此外，這些疊層太陽能電池非常穩定。在-20伏特下持續運作12小時後，仍保留90%初始效率；在-4.5伏特下持續運作2000小時後，更保留高達97%的初始效率，表現遠超現時所有薄膜太陽能技術。
