突破性進展！有機陽離子技術讓鈣鈦礦太陽能電池更高效、更耐用

相較於傳統的矽基太陽能電池，鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)不僅輕薄，還能完美貼合建築外牆和車頂等曲面結構。更重要的是，這種電池可以在常溫下透過溶液製程輕鬆生產，大幅降低製造成本。

然而，要實現商業化應用，如何長期維持高效率運作成為關鍵課題。韓國蔚山國立科學技術院(UNIST)的研究團隊在這方面取得重大突破，相關成果已發表在《Joule》期刊。

由UNIST能源與化學工程學院的Sang Il Seok教授領導，研究員Jongbeom Kim和Jaewang Park共同開發出一種新型介面層。這項技術巧妙地利用有機陽離子在PSCs表面的特性，同時實現了高效率與長效穩定性。

鈣鈦礦太陽能電池使用一種名為鈣鈦礦的材料作為吸光層。當吸光材料吸收陽光產生電荷載子後，這些載子會被傳輸到電極產生電能。要有效提升電池效率，關鍵在於減少吸光材料中的缺陷，確保電荷能順利傳遞至電極。

過去研究多聚焦於單一有機陽離子的應用，但這種方法存在明顯缺陷：單一陽離子遷移會導致薄膜結構崩塌，且容易造成能階錯位。能階就像是電荷移動的「階梯」，若介面層能階不匹配，就會導致電荷損失，降低轉換效率。

為解決這個問題，研究團隊採用雙陽離子策略設計出熱穩定的介面層。透過兩種有機陽離子分子間的不同互動作用，不僅穩定了介面結構，還自然形成有利於電洞傳輸的能階排列。更重要的是，這種技術大幅降低了鈣鈦礦薄膜中的缺陷濃度，顯著提升電荷保持能力。

採用這項介面層技術的PSCs展現出26.3%的驚人光電轉換效率(PCE)，媲美商用矽電池的最高水準。2023年，美國國家可再生能源實驗室(NREL)認證這項技術以25.82%的效率創下世界紀錄。更令人驚豔的是，在常溫下存放9,000小時後，電池仍能維持接近100%的原始效能，展現出卓越的長期穩定性。

研究員Jongbeom Kim表示：「這項技術代表重大突破，透過簡單的溶液製程就能形成穩定介面層，同時提升PSCs的耐用性和製造效率。有機銨陽離子的創新組合蘊含巨大潛力。」

基於這項研究成果，團隊下一步將致力開發效率超過28%且保持高耐用性的PSCs，並持續推動這項技術的商業化程序。