新一代可印刷式高效太阳能电池迈向量产

随着全球气候变化日趋严重，人们对低碳清洁能源的需求变得愈趋迫切。香港城市大学（城大）的研究团队最近开发出新一代的印刷式、高效钙钛矿太阳能电池。这种崭新的光伏电池不但具有可扩充性，可大规模生产，而且效率及稳定性更佳、成本更低，以及碳足迹极小。在香港特区政府创新科技署首度推出的“产学研1＋计划”（RAISe+计划）的资助下，城大研究团队的目标是在一年半内建立一条试验生产线，为可持续发展的太阳能电池未来，开拓出新道路。

太阳能是持续满足人类未来社会对庞大清洁能源需求的可行解决方案之一。侭管目前矽晶太阳能电池技术仍主导著全球光伏市场，但它们正面临著生产成本高昂、产品应用灵活性不足等挑战及技术樽颈。

城大李兆基讲座教授（材料科学）任广禹教授一直是开发钙钛矿太阳能电池的先驱者。这种新一代的光伏技术，获公认为有潜质及有望取代目前矽晶太阳能电池。近年，任广禹教授与他的城大研究团队取得了多项重大的研究突破及里程碑。他们研发的新式钙钛矿太阳能电池，在实验室测试中实现了超越26%的极优秀能量转换效率。他们并且解决了常见的电池稳定性不足问题，证明了即使在加速电池老化的实验环境下，新研发的钙钛矿太阳能电池寿命仍具备超过20年的等效寿命，与市场上现有的传统太阳能电池技术旗鼓相当。

“更重要的是，钙钛矿太阳能电池是以钙钛矿前驱体‘墨水’制成，墨水可以很容易打印或涂在基板之上，形成超薄的多晶钙钛矿电池薄膜。相对传统太阳能电池制程需要经历摄氏1,000度以上的工序，新型钙钛矿太阳能电池生产工序仅需摄氏100度左右。这使得生产钙钛矿太阳电池可以像印刷报纸一样，快速量产。”任广禹授教进一步阐述了新一代钙钛矿太阳能电池具有的成本效益及节能优势：“新一代印刷式钙钛矿电池的制程耗费的能量更少，故其生产成本较传统矽晶太阳能电池可便宜一半。”

此外，城大新研发的钙钛矿太阳能电池对阳光（光线）的入射角度及强度的依赖性较小，并具有出色的机械柔韧性，因此易于整合及融入到各种应用情景之中，包括“建筑一体化光伏”（building-integrated photovoltaics，BIPV），例如在高楼密布的香港，可以在摩天大厦窗户玻璃之上安装半透明、柔性、可隔热又可发电的太阳能贴膜与窗帘，又或利用太阳能电池为室内的物联网（IoT）传感器和可穿戴电子设备供电。

任广禹教授也和城大清洁能源研究院副院长叶轩立教授合作，结合双方研究团队在功能材料开发与光伏器件工程的技术优势，成立初创公司“汇科光能”（HKTech Solar Limited），由联合团队的Francis Lin博士负责管理，并与合作伙伴港华能源研究院（Towngas Energy Academy）共同开发具商业价值的新型高效稳定钙钛矿光伏产品。该初创公司结合了城大科研团队的基础研究专长以及技术支援能力，并加入了业界的敏锐商业触觉，从而加快这项具极潜力的光伏技术的开发和商业化。

团队亦正与产业合作伙伴兼投资者亚比斯科技集团（Abes Technology Group）合作，开发融合了钙钛矿太阳能电池的一体化光伏（BIPV）产品，包括太阳能屋瓦、太阳能水上浮板及帷幕玻璃。

借着政府“产学研1＋计划”提供的资助，城大研究团队计划在一年半内建立一条年产能可达20兆瓦的试验生产线。目标是尽快推出革命性的钙钛矿太阳能电池产品，并交予投资者亚比斯科技集团和合作伙伴港华能源研究院作为试点，以进行应用试验。

长远来说，城大团队将专注于开发和制造新一代钙钛矿太阳能板，为各种集中式和分散式的应用，包括电网、智慧城市、物联网传感器、可穿戴设备等，提供可扩充、价格低廉、即产即用的电力，务求开发不同配置和外形尺寸（包括刚性或柔性）的各种钙钛矿太阳能电池产品。

任教授总结说：“成功获得‘产学研1＋计划’的资助，就形同为研究团队打了一剂强心针。它将促进相关新太阳能电池技术的发展，加快产品商品化的速度，从而加强香港在全球清洁能源市场中的角色，为全球清洁能源的未来作出贡献。”