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教授領導的研究團隊，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。不過，這類材料有一個共通弱點：由於其「電子—離子混合導電」的特性，一旦太陽能電池被局部遮擋而產生負電壓，供電性能就難以保持穩定，組件甚至有機會受損。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。
有機太陽能電池近年在效率和耐久度上都有長足進步，但科學界對它在反向偏壓下的實際表現，以及電荷在體異質結如何傳輸，至今仍未完全掌握。填補這些空白的知識，正是推動薄膜太陽能技術實際應用不可或缺的一步。
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」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，其不可逆擊穿電壓更超過 -35 伏特。換言之，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」，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 2,000 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。
這項題為「具優異反向偏壓穩定性的鈣鈦礦—有機疊層太陽能電池」的研究成果已刊登於《自然材料》（Nature Materials）期刊。
閱讀研究全文： https://www.nature.com/articles/s41563-026-02541-6
網上報導：
大公報 - https://polyu.me/4yvAxmD
文匯報 - https://polyu.me/4fsSedV; https://polyu.me/4w99vQd
Newsbreak - https://polyu.me/4byOBli
Mirage News - https://polyu.me/3TLYCp6
| 研究部門 | 潘樂陶慈善基金智慧能源研究院 |
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