城大研發新型動態鈍化劑 提升鈣鈦礦太陽能電池運行穩定性

 

香港城市大學（城大）的團隊成功研發新型動態鈍化劑，能提升鈣鈦礦太陽能電池運行的穩定性和效率，為太陽能科技帶來重大突破。

由工學院副院長兼系統工程學系教授馮憲平教授領導的團隊，研發出類似藥物釋放的創新塗層技術，能夠持續地釋放化學物質，以修復鈣鈦礦太陽能電池因運行時的高溫潮濕等環境因素造成的缺陷，為鈣鈦礦太陽能的穩定性提供解決方案。

研究合作成員包括英國牛津大學Henry J. Snaith教授、城大香港清潔能源研究院副院長葉軒立教授，研發成果最近在知名學術期刊《自然》發表，題為「用於鈣鈦礦太陽能電池的水和熱激活的動態鈍化劑」。

由於鈣鈦礦太陽能電池在轉化太陽能為電能方面有極佳表現，成為新一代太陽能電池的熱門之選。然而這類電池在長期儲存及運行的穩定性方面仍面臨挑戰，故尚未得到廣泛應用。為提升其效率和穩定性，專家研發出各種解決方案，但這些方案無法修復電池在長期運行且暴露於雨水及高溫下而新產生的缺陷。

為克服上述難題，城大團隊設計合成了一種新型的「動態」鈍化劑，借助因暴露於濕氣及高溫而被激發的動態共價鍵，可因應環境因素而演化成新的鈍化劑。這個新方案，可為太陽能電池作出實時的缺陷修補。

大量的實驗結果顯示，這個鈍化劑能大幅度提升鈣鈦礦太陽能電池的效能和耐用程度，令光電轉換率提升逾25%以上，而在高溫潮濕情況下，電池亦能維持穩定運行逾1,000小時。

論文第一作者、馮教授團隊的副研究員王瑋婷博士說：「在鈣鈦礦材料的表面加上動態鈍化劑，可加強鈣鈦礦抵抗熱和濕等環境因素。我們研發的動態應對環境方案，可提升鈣鈦礦太陽能電池在高溫潮濕環境的長期穩定性。」

馮教授說：「相比植物及其他生物應對不同環境情況的韌力，鈣鈦礦太陽能電池的運行效能在數月後便會下降。兩者之間最大分別是，有機生物能夠再生及自行修復缺陷。我們成功開發了一種動態修復機制，用於實時修復新產生的缺陷。這種概念不僅適用於鈣鈦礦還可以擴展至其他的電子器件。」

研究團隊現正與業界夥伴合作，將有關技術用作解決鈣鈦礦太陽能電池面板模組於生產及運行時出現的離子遷移及缺陷的問題。有效改善鈣鈦礦太陽能電池的運行穩定性，有助促進其作廣泛的商業應用。有關技術亦可用於其他領域，例如微電子器件的抗氧化及界面工程。

馮教授及Henry J. Snaith教授是論文的通訊作者。