香港理工大学（理大）研究团队找出导致钙钛矿太阳能电池在光照下老化的一个隐藏成因，并提出解决方法，有效延长电池寿命，为推动这项技术走向商业应用带来重要进展。研究由理大先进制造研究院、光子技术研究院及潘乐陶慈善基金智慧能源研究院成员、电机及电子工程学系助理教授杨光教授与浙江大学团队合作进行。相关研究已发表于国际期刊《瓦特》(Watt)。钙钛矿光伏领域先驱、韩国成均馆大学朴南圭教授亦于同一期刊撰写研究亮点专文，肯定这项研究。
钙钛矿太阳能电池效率高、成本低、轻巧，而且应用灵活，被视为最具潜力的新一代太阳能技术之一。不过，这类电池在阳光长时间照射下，性能会逐渐衰退，这种现象称为「光降解」。太阳能板需要在户外长期稳定运作，因此光降解一直是钙钛矿电池迈向大规模商业化的主要障碍。
钙钛矿太阳能电池的发电层由无数微小晶粒构成，每颗晶粒的表面朝向不同，这些朝向称为晶面。在混合晶面钙钛矿太阳能电池中，不同晶面的晶粒同时存在，特性也各有不同，会影响电荷传输、缺陷形成以及光照下的老化过程。晶粒与晶粒之间的交界，则称为晶界。
电池吸收阳光后，会产生带负电的电子和带正电的空穴。理想情况下，两者会被收集起来形成电流；但如果它们在晶界遇上材料缺陷，便可能被困住并互相抵消，不但浪费太阳能，还会逐渐损害电池。
研究团队发现，在混合晶面结构中，当两种常见晶面（100）和（111）的晶粒相邻时，晶界两侧的电荷损失并不平均。（111）晶粒一侧的晶界存在较多缺陷，主要是材料中本应存在的甲脒（FA）离子缺失后留下的空位，令正电荷异常积聚。
（111）晶面本身原本较能抵抗光照老化，但这种不平衡的电荷积聚，反而加速了光降解，成为电池老化的源头。换言之，电池寿命不只取决于每颗晶粒本身是否稳定，还取决于相邻晶粒之间如何相互影响。
为了解决上述问题，研究团队在材料中加入名为3-氟苯乙基溴化铵（m-F-PEABr）的添加剂。这种分子体积较大，无法进入晶粒内部，因此会自然聚集在晶界。分子带正电的一端可填补（111）晶界上缺失离子留下的空位，含氟的部分则帮助分子紧固在晶界。经修补后，晶界两侧的电荷损失回复平衡，避免个别位置成为老化的集中点。
经这种针对性策略处理的电池，光电转换效率达26.55%。在相当于一个太阳强度的连续光照下运作超过2,200小时后，电池仍保持初始效率的90%以上。这项指标称为「T90运行寿命」，是评估太阳能电池长期稳定性的重要指标。
阅读研究全文：https://doi.org/10.1007/s44503-026-00013-1
网上报道：
Tech Xplore - https://polyu.me/4iWNxvB
澳洲国家论坛报 - https://polyu.me/4BHKXRH
Mirage - https://polyu.me/4ilopP3
大公报 - https://polyu.me/4BFSO2d
文汇报 - https://polyu.me/4sEFoPI
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