香港科技大學研究團隊在真空沉積鈣鈦礦太陽能電池方面取得重要進展

研究人員在生產鈣鈦礦太陽能電池方面取得了重要突破，他們開發出一種多源共蒸發配方，顯著提高了真空沉積鈣鈦礦薄膜的晶體質量。根據香港科技大學（HKUST）的研究人員，這一進展使得所有真空沉積的單接面鈣鈦礦電池以及鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池更接近於可擴展生產。

研究團隊透露，在熱共蒸發過程中引入鉛氯化物（PbCl2）作為“共源”，能有效引導鈣鈦礦晶體的生長。這一方法產生了高度有序的寬帶隙鈣鈦礦（1.67 eV），其許多晶粒以（100）“面朝上”的方向對齊，這是更具晶體特性的薄膜的標誌，能更好地抵抗光照和熱引起的降解，從而提高了光電子性能和在光照及熱壓力下的穩定性。

利用這一新開發的沉積配方，團隊首次獲得了全真空沉積的寬帶隙鈣鈦礦太陽能電池的認證性能，在0.25 cm²的設備上達到最大功率點跟蹤的能量轉換效率為18.35%。根據新聞稿，在實驗室中，這些電池達到了19.3%的效率，並在更具挑戰性的1 cm²電池尺寸上實現了18.5%的效率。

我們的研究解決了妨礙真空沉積鈣鈦礦的核心材料科學問題，第一作者、HKUST電子與計算機工程系的博士後研究員沈欣怡表示。通過工程化蒸發過程來控制晶體取向，我們實現了與最先進的溶液加工產品相當的熱穩定性和光穩定性，並且具備了乾燥、行業兼容的真空技術的所有固有優勢。

為了測試耐久性，團隊遵循了國際有機光伏穩定性峰會（ISOS）協議。在嚴格的ISOS-L-2加速老化測試中，封裝電池在75 ± 5 °C的空氣中，進行全光譜、1太陽當量的照明且不加紫外濾光片的開路操作，經過1,080小時後，電池仍保留了80%的峰值性能。