理大电机及电子工程学系能源转换技术讲座教授、钟士元爵士可再生能源教授、理大智慧能源研究院副院长李刚教授领导的研究团队，成功研发新一代钙钛矿有机迭层太阳能电池，不但发电效率高，更能有效抵抗负电压带来的损害。研究中的迭层装置即使承受 -40 伏特的极端反向偏压，仍能维持 90% 以上的初始效率，表现远超现时所有薄膜太阳能技术，为薄膜太阳能技术走向实际应用迈出关键一步。
薄膜太阳能技术，例如碲化镉（CdTe）、铜铟镓硒（CIGS）、钙钛矿和有机太阳能电池等，具备轻巧、柔韧及低成本等独特优势。不过，这类材料有一个共通弱点：由于其「电子—离子混合导电」的特性，一旦太阳能电池被局部遮挡而产生负电压，供电性能就难以保持稳定，组件甚至有机会受损。因此，能否抵抗反向偏压，正是薄膜太阳能技术是否耐用及能否长期稳定运作的关键。
有机太阳能电池近年在效率和耐久度上都有长足进步，但科学界对它在反向偏压下的实际表现，以及电荷在体异质结如何传输，至今仍未完全掌握。填补这些空白的知识，正是推动薄膜太阳能技术实际应用不可或缺的一步。
团队透过创新方法及策略性干预取得突破，透过抑制「供体—受体混合区」内孤立的受体簇，成功减少上述缺陷，研发出高效能的有机太阳能电池，其不可逆击穿电压更超过 -35 伏特。换言之，只要负电压不超过 -35 伏特，电池都不会被永久破坏，抗损能力大幅提升，为有机太阳能电池的效率和稳定性建立新标准。
是次研究显示，透过抑制 n-i-p 型无机钙钛矿—有机迭层太阳能电池的「反向隧穿」，有机太阳能电池成功保护钙钛矿层。即使承受 -40 伏特的极端反向偏压，迭层装置仍能维持 90% 以上的初始效率。此外，这些迭层太阳能电池非常稳定：在 -20 伏特下持续运作 12 小时后，仍保留 90% 初始效率；在 -4.5 伏特下持续运作 2,000 小时后，更保留高达 97% 的初始效率，表现远超现时所有薄膜太阳能技术。
这项题为「具优异反向偏压稳定性的钙钛矿—有机迭层太阳能电池」的研究成果已刊登于《自然材料》（Nature Materials）期刊。该研究详述了体异质结有机太阳能电池中的反向电荷传输机制，并解决钙钛矿太阳能电池的反向偏压不稳定问题，为发展稳定耐用的钙钛矿有机迭层太阳能电池提供关键指引。
阅读研究全文： https://www.nature.com/articles/s41563-026-02541-6
网上报导：
大公报 - https://polyu.me/4yvAxmD
诀汇报 - https://polyu.me/4fsSedV; https://polyu.me/4w99vQd
Newsbreak - https://polyu.me/4byOBli
Mirage News - https://polyu.me/3TLYCp6
| 研究部门 | 潘乐陶慈善基金智慧能源研究院 |
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