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突破性研究:幾何結構微調讓鈣鈦礦太陽能電池效能與耐用度大躍進

鈦礦太陽能電池被視為未來綠能科技的明日之星,相較於傳統矽基電池,不僅重量更輕、更具可撓性,生產成本也可能更低。但這項光電材料始終面臨一項致命缺點——隨時間推移的穩定性不足問題。

儘管這種晶體材料已吸引科學界關注超過十年,但其在紫外線照射下的快速劣化特性,始終阻礙著產業化的程序。不過,科爾多瓦大學FQM-204研究團隊與美國喬治亞理工學院合作的最新研究,透過分子結構的巧妙調整,成功突破這項技術瓶頸。

研究主持人Susana Ramos指出,發表在《Materials Today》的成果顯示,經改良的電池將光能轉換效率從18.3%提升至20.7%。更關鍵的是,在連續1,000小時的日照測試後,電池效能仍能維持近乎穩定的表現。

實驗採用2.5平方公分的微型電池模組,研究團隊在鈣鈦礦夾層結構中,加入一種稱為「二胺」的關鍵分子。參與研究的Gustavo de Miguel教授解釋,團隊對二胺分子進行了細微卻至關重要的幾何調整——將其改造成鉤狀結構,使分子能更牢固地錨定在各鈣鈦礦層之間,大幅提升整體結構穩定性。

這項隸屬歐洲SUNREY計畫的研究成果,為光電產業解決了關鍵的耐久性難題。研究員Luis Camacho特別強調,由於鈣鈦礦材料的可撓特性,未來將能應用於電動車頂棚或建築曲面等創新場域。不過要實現大規模商用化,如何將實驗室階段的能效轉化為工業級量產,仍是必須克服的最後一哩路。

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