理大研究助延長鈣鈦礦電池壽命
【大公報訊】記者郭如佳報道：香港理工大學（理大）研究團隊找出導致鈣鈦礦太陽能電池在光照下老化的隱藏成因，並提出解決方法，有效延長電池壽命，為推動技術走向商業應用帶來重要進展。研究由理大電機及電子工程學系助理教授楊光與浙江大學團隊合作進行，相關研究已發表於國際期刊《瓦特》（Watt）。
鈣鈦礦太陽能電池屬具潛力的新一代太陽能技術，惟這類電池在陽光長照下，性能會逐漸衰退，這種現象稱為「光降解」。太陽能板需要在戶外長期穩定運作，光降解一直是鈣鈦礦電池邁向大規模商業化的主要障礙。
鈣鈦礦太陽能電池的發電層由無數微小晶粒構成，晶粒特性各有不同，會影響電荷傳輸、缺陷形成以及光照下的老化過程。晶粒與晶粒之間的交界，則稱為晶界。電池吸收陽光後，會產生帶負電的電子和帶正電的空穴。理想情況下，兩者會被收集起來形成電流，但如果它們在晶界遇上材料缺陷，便可能被困住並互相抵銷，不但浪費太陽能，還會逐漸損害電池。
添加劑修補晶界 提高效率
為了解決上述問題，研究團隊在材料中加入名為3-氟苯乙基溴化銨（m-F-PEABr）的添加劑。這種分子體積較大，無法進入晶粒內部，因此會自然聚集在晶界。分子帶正電的一端可填補晶界上缺失離子留下的空位，含氟的部分則幫助分子緊固在晶界。經修補後，晶界兩側的電荷損失回復平衡，避免個別位置成為老化的集中點。
經這種針對性策略處理的電池，光電轉換效率達26.55%。相當於一個太陽強度的連續光照下運作超過2200小時後，電池仍保持初始效率的90%以上。
楊光表示，團隊的研究首次證明，相鄰晶粒之間電荷損失不平衡，是電池在運作中老化的關鍵成因之一。只要平衡晶粒之間的電荷損失，就能同時提升電池的效率和穩定性。
