理大研究推動太陽能電池技術商業化 展望提高能量轉換效率達四成

第三代太陽能電池進展顯著，香港理工大學（理大）的工程學科研團隊在「鈣鈦礦/晶矽疊層」電池領域取得突破性進展，聚焦提升效率、增強穩定性與規模化製造等瓶頸，作出全面分析和建議，展望把這種新型太陽能電池的能量轉換效率，由現時最高約34%提升至約40%。團隊期望透過「產學研」協力，加速鈣鈦礦/晶矽疊層電池商業化，同時配合國家「碳達峰、碳中和」戰略目標，以可再生能源推動人工智能等創新科技發展。

研究團隊由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李剛教授和助理教授楊光教授等學者組成，深入分析了鈣鈦礦/晶矽疊層電池的技術挑戰和未來發展前景。該研究題為《邁向高效、具規模化與高穩定性的鈣鈦礦/晶矽疊層電池》，已發表於國際期刊《自然光子學》（Nature Photonics）。

科研團隊攻克穩定性與製造瓶頸

李剛教授解釋：「目前透過實驗室規模的設備，雖能顯著提升鈣鈦礦/晶矽疊層太陽能電池效率，但科學界仍需進一步努力以提高其可靠性，包括減少從小面積器件到大面積組件的效率損失，亦需確保電池材料和製程符合產業標準。」

為此，楊光教授和團隊提出數項需要克服的關鍵技術挑戰。首先，鈣鈦礦材料在面對水分、氧氣、紫外線和熱波動等環境壓力時，其固有的不穩定性仍有待解決。此外，將實驗室規模的疊層器件轉化為商業化組件，需要克服與均勻性、缺陷控制和大規模製造相關的技術困難。雖然過往有研究為鈣鈦礦/晶矽疊層電池進行初步戶外測試，但仍然缺乏針對其長期可靠性的認證數據。為更準確地評估電池實際壽命以至其商業潛力，研究建議依據國際電工委員會所制定的標準化測試程序，進行嚴謹的加速穩定性測試。

另一方面，雖然鈣鈦礦原材料的成本相對較低，但製造這類電池仍需使用稀有材料及重金屬鉛，因此在環境保護和監管等方面的問題不容忽視。研究建議探索可持續的替代材料，以及推行高效的回收或鉛封存策略，才能實現這種新技術的商業應用。

倡產學研合作加速落地  推動降本增效

理大團隊提倡產學研攜手合作，採用跨學科方法，整合材料科學、器件工程和經濟模型等理論，推動這項有潛力的光伏技術。楊光教授表示：「研發高效可靠的鈣鈦礦/晶矽疊層電池，必先解決種種技術挑戰，才能有效降低平準化電力成本。團隊希望藉此研究促進技術從實驗室研究轉化為商業生產，並緊密配合國家『碳達峰、碳中和』目標，透過高效可再生能源的穩定供應，為人工智能等高耗能產業提供綠色、可靠的電力支撐，實現能源結構的低碳轉型。」

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