「三明治」微結構突破！鈣鈦礦太陽能電池效率大躍進

香港科技大學（HKUST）與香港理工大學（PolyU）的研究團隊聯手開發出一項創新技術，透過「三明治」般的層狀介面微結構設計，成功提升反式鈦礦太陽能電池的穩定性與光電轉換效率。這項突破性研究已發表於頂尖期刊《自然合成》。

鈦礦太陽能電池憑藉高效率、低成本與美觀等優勢，被視為取代傳統矽基太陽能電池的明日之星，無論在電網供電、行動電源或太空光電領域都極具應用潛力。目前鈦礦太陽能電池主要分為標準型與反式結構兩種，其中反式結構因各層電子材料更為穩定，被認為更具發展前景。

然而，反式結構裝置仍面臨介面科學的挑戰，特別是富勒烯電子傳輸層與鈦礦表面間的缺陷累積問題，嚴重影響元件效能與穩定性。為此，香港科大化學及生物工程學系副教授兼能源研究院副院長周媛媛團隊，與理工大學應用物理系蔡松華教授團隊展開密切合作。

研究團隊發現，在鈦礦薄膜表面建構「分子鈍化層-富勒烯衍生物層-二維鈦礦層」的三層複合結構，能有效降低介面缺陷密度並優化能階排列。這項創新不僅大幅提升光電轉換效率，更顯著增強元件在高溫高濕與光照條件下的介面耐久性。

論文共同第一作者、香港科大博士後研究員郭鵬飛指出：「我們將複合材料概念引入光電元件介面設計，透過各層材料的協同效應，達成傳統介面工程難以實現的效果。」主導研究的周媛媛教授進一步說明：「鈦礦是種軟晶格材料，我們能在其中創造傳統材料難以實現的微結構特徵。團隊目標是從奈米甚至原子尺度理解這些微結構的形成機制，以此基礎推動元件創新。」

研究過程中，周教授（左）親自指導郭博士（右）分析基於層狀結構介面的鈦礦太陽能電池穩定性測試結果。團隊也展示採用新式層狀介面結構的太陽能電池原型，驗證此技術的可行性。

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