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一個隱藏成因，並提出解決方法，有效延長電池壽命，為推動這項技術走向商業應用帶來重要進展。研究由理大先進製造研究院、光子技術研究院及潘樂陶慈善基金智慧能源研究院成員、電機及電子工程學系助理教授楊光教授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)。鈣鈦礦光伏領域先驅、韓國成均館大學朴南圭教授亦於同一期刊撰寫研究亮點專文，肯定這項研究。
鈣鈦礦太陽能電池效率高、成本低、輕巧，而且應用靈活，被視為最具潛力的新一代太陽能技術之一。不過，這類電池在陽光長時間照射下，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，因此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，每顆晶粒的表面朝向不同，這些朝向稱為晶面。在混合晶面鈣鈦礦太陽能電池中，不同晶面的晶粒同時存在，特性也各有不同，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消，不但浪費太陽能，還會逐漸損害電池。
研究團隊發現，在混合晶面結構中，當兩種常見晶面（100）和（111）的晶粒相鄰時，晶界兩側的電荷損失並不平均。（111）晶粒一側的晶界存在較多缺陷，主要是材料中本應存在的甲脒（FA）離子缺失後留下的空位，令正電荷異常積聚。
（111）晶面本身原本較能抵抗光照老化，但這種不平衡的電荷積聚，反而加速了光降解，成為電池老化的源頭。換言之，電池壽命不只取決於每顆晶粒本身是否穩定，還取決於相鄰晶粒之間如何相互影響。
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（111）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%。在相當於一個太陽強度的連續光照下運作超過2,200小時後，電池仍保持初始效率的90%以上。這項指標稱為「T90運行壽命」，是評估太陽能電池長期穩定性的重要指標。
閱讀研究全文：https://doi.org/10.1007/s44503-026-00013-1
網上報道：
Tech Xplore - https://polyu.me/4iWNxvB
澳洲國家論壇報 - https://polyu.me/4BHKXRH
Mirage - https://polyu.me/4ilopP3
大公報 - https://polyu.me/4BFSO2d
文匯報 - https://polyu.me/4sEFoPI
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