分子錨定技術突破！常溫全塗布鈣鈦礦太陽能電池效能大躍進

鈣鈦礦太陽能電池憑藉高效率與低成本優勢，被視為次世代光伏技術的明日之星。其中，塗布製程因具備大規模連續生產的相容性，已成為產業界的首選製備方案。

然而，常用作電子傳輸層的二氧化錫(SnO₂)奈米粒子，在塗布過程中容易產生團聚現象，導致薄膜均勻性不佳。這種聚集效應不僅會在鈣鈦礦層形成結晶缺陷，更會造成介面電荷傳輸障礙，成為提升轉換效率的主要瓶頸。

中科院大連化物所楊棟教授與劉生忠教授團隊在《Joule》發表重要研究成果，透過介面互動作用最佳化成功解決此難題。研究人員在SnO₂前驅膠體溶液中新增四甲基氯化銨(TMACL)，利用靜電作用力有效「錨定」奈米粒子，抑制團聚現象並提升膠體穩定性，使塗布薄膜的表面粗糙度降低32%，同時大幅減少針孔缺陷。

更關鍵的是，TMACL中的氮原子能與鈣鈦礦層的鉛離子形成化學鍵結，如同「分子膠水」般緊密黏合電子傳輸層與吸光層。這種強介面連結使缺陷密度降低40%，顯著提升電荷提取效率。

透過這項「分子膠水」策略，研究團隊成功彌補實驗室級元件與大面積模組的效能落差。全塗布製程製作的57.20平方公分鈣鈦礦模組，實現22.76%的功率轉換效率(認證效率21.60%)，且在常溫環境下運轉1,500小時後仍保持93.25%的初始效能，表現遠優於傳統製程。

此技術在柔性元件同樣展現優異效能，相同面積的柔性模組效率突破20%，經過500次彎折測試後仍維持95.3%的初始效能，為穿戴式電子、車載光伏等新興應用開闢可能性。

該策略能完美整合於可擴充套件的塗布/印刷製程，相較傳統旋塗法，印刷技術可連續製備公尺級薄膜，材料利用率超過90%，能耗更降低50%。且TMACL作為常見工業試劑，成本僅傳統介面修飾材料的十分之一，無需額外加工步驟。

劉教授強調：「這項研究降低大規模製造門檻，為高效能鈣鈦礦太陽能技術的商業化鋪平道路。」

[end]