突破性技術！「隨需生成路易斯鹼」策略大幅提升鈣鈦礦太陽能電池效能

近年來，鈣鈦礦太陽能電池異軍突起，被視為傳統矽基光伏技術的強力競爭者。這種以鈣鈦礦礦物（CaTiO₃）晶體結構為基礎的材料，不僅製造成本更低，還能實現更高的光電轉換效率(PCE)。

鈣鈦礦薄膜存在多種結構相態，其中最具光電活性的α相（黑色相）最受研究人員青睞，因其優異的光吸收與電荷傳輸特性。相較之下，δ相作為中間相，原子排列方式不同且光電活性較差。

由託萊多大學、西北大學和康乃爾大學等機構組成的國際研究團隊，近期在《自然能源》期刊發表創新研究成果。他們開發出一種能精準控制鈣鈦礦結晶過程的新策略，既能穩定δ相，又能促進其向α相轉變。這項「隨需生成路易斯鹼」技術，可大幅提升太陽能電池的效能與穩定性。

研究團隊成員傅盛、孫楠楠等人指出：「在FAPbI₃基鈣鈦礦太陽能電池製程中，路易斯鹼對形成理想的光伏α相至關重要。但存在一個矛盾：它必須強力結合以穩定δ相，卻又需要弱結合以便快速移除，促進相變與晶粒生長。我們的新策略完美解決了這個難題。」

為精確控制鈣鈦礦結晶過程，研究團隊採用含路易斯酸的有機鹽類。這些鹽類能在特定時機去質子化生成路易斯鹼，完成任務後又可轉化回鹽類並輕易移除。

實驗結果顯示，新策略能最佳化α相FAPbI₃鈣鈦礦薄膜的結晶品質：A位陽離子呈現均勻垂直分佈，晶粒尺寸更大，且埋藏介面處的孔隙更少。採用此技術製作的太陽能電池表現亮眼，不僅光電轉換效率優異，長時間運作後仍能維持穩定效能。

「使用鹽酸氨基脲的鈣鈦礦太陽能電池效率達26.1%，經美國國家可再生能源實驗室認證的準穩態效率為25.33%。」研究團隊進一步說明：「在85°C高溫下連續運轉1,000小時後，仍能保持96%的初始效率。此外，開口面積11.52cm²的微型模組也實現21.47%的效率。」

這項創新技術不僅適用於鹽酸氨基脲等低酸解離常數的路易斯酸鹽，未來更可拓展至其他鈣鈦礦材料，為新一代高效太陽能電池的商業化應用鋪路。

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