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作者 Daisy Chuang | 發布日期 2021 年 02 月 05 日 10:44 | 分類 太陽能 , 能源科技

鈣鈦礦太陽能可以商業化了嗎？最近日本研究團隊解決鈣鈦礦太陽能「尺寸擴大效率驟降」的課題，研製出鈣鈦礦迷你版的鈣鈦礦太陽能板，轉換效率達14.5%。


鈣鈦礦太陽能電池原料為便宜、豐富的碘、碳和鉛，可以在水中以近沸點的溫度下成長，與傳統需要 3 千度高溫精煉的矽晶太陽能電池相比，所需能源較少，且鈣鈦礦重量輕、能製成可撓模組，讓太陽能板設計更加多樣，也具轉換效率達 25% 優勢。

只是通常效率達25%的鈣鈦礦電池，尺寸都只有 1 平方公分，尺寸一放大，鈣鈦礦薄膜會出現更多缺陷跟孔隙，效率跟壽命就會直線下滑。也只有增加厚度、溶解高濃度鉛碘才能解決這個問題——偏偏碘鉛是鈣鈦礦電池中常用的前體材料之一，主要用來維持穩定性。日本沖繩科學技術大學院大學（OIST）研究員 Guoqing Tong 表示，隨著尺寸增加，很難形成均勻的鈣鈦礦層，也使得缺陷變得更加明顯。

為此團隊提出一項方案，將易溶於水的結晶鹽氯化銨（NH4Cl）加入碘鉛溶液中，以增加碘鉛的溶解度，學者認為這可以讓碘化鉛均勻溶解在有機溶劑中，形成晶粒更大、缺陷更少的完美鈣鈦礦薄膜，最後再把抽取出溶液中的氨，降低雜質即可。

科學家製造了兩個模組，尺寸分別為 5×5 平方公分和 10×10 平方公分，效率分別為 14.55％ 和 10.25％，也很有機會進一步擴大尺寸與規模製造，團隊指出，設備能夠以超過 80％ 效率工作 1,600 小時，未來學者也在規劃打造 15×15 平方公分的模板。

OIST 過去進行過許多鈣鈦礦實驗，無不是希望鈣鈦礦能加速商業化，研究則包括在電池封裝過程添加自修復（Self-healing）聚合物材料，讓電池表面傷口自行癒合，避免太陽能板破裂後鉛物質會從模組「傷口」流出，進而損害環境；又或是捨棄不耐熱、容易衰退的有機材料，改研發無機電池，讓鈣鈦礦太陽能電池更加穩定等。