晶格應變技術突破！鈣鈦礦太陽能電池效能大躍升

瑞士洛桑聯邦理工學院(EPFL)的研究團隊近期取得重大突破，他們透過創新的「晶格應變」技術，成功將銣元素穩定融入鈣鈦礦結構中，大幅降低能量損耗並提升轉換效率。這項研究成果已發表於頂尖期刊《科學》。

在全球積極尋求替代化石燃料的當下，太陽能無疑是最具潛力的選項之一。而鈣鈦礦太陽能電池(PSCs)憑藉其快速提升的轉換效率和低成本製造優勢，已成為業界矚目的明日之星。然而，這項技術仍面臨能量損耗和運作穩定性的挑戰。

研究團隊負責人Michael Grätzel教授指出，寬能隙(WBG)鈣鈦礦材料雖然能有效吸收高能藍光，卻常出現「相分離」現象，導致元件效能隨時間衰退。傳統解決方案是新增銣元素來穩定結構，但銣容易形成雜質相，反而降低穩定效果。

團隊成員Lukas Pfeifer和Likai Zheng博士突破性地運用「晶格應變」技術，透過精確控制加熱與冷卻程式，在原子尺度上誘導晶格輕微變形。這種微調使銣離子能穩定嵌入結構中，不僅有效抑制相分離，更大幅減少非輻射復合造成的能量損失。

為驗證這項發現，研究團隊結合X射線繞射、固態核磁共振等尖端分析技術，配合計算模擬，完整解析原子層級的相互作用機制。他們還發現新增氯離子可補償元素間的尺寸差異，進一步提升晶格穩定性。

實驗結果令人振奮：新型鈣鈦礦材料的開路電壓達到1.30V，相當於理論極限值的93.5%，創下寬能隙鈣鈦礦最低能量損耗紀錄。光致發光量子產率(PLQY)的提升，更證明陽光轉換效率確實獲得改善。

這項突破對「串疊型太陽能電池」發展尤其關鍵。該技術將鈣鈦礦與矽材料結合以最大化效率，被視為下一代太陽能板的主流方向。此外，穩定的寬能隙鈣鈦礦材料也將加速LED、感測器等光電應用的商業化程序。

EPFL團隊的創新方法，為解決鈣鈦礦材料的根本性問題開闢了新途徑，可望推動清潔能源技術邁向新里程碑。