最近設計的鈣鈦礦太陽能電池不僅功能強大，還足夠堅固以抵擋陽光的無情熱量。英國曼徹斯特大學的研究團隊，在 Thomas Anthopoulos 教授的帶領下，成功穩定了鈣鈦礦太陽能電池，這一成果有望將這種低成本技術推向全球市場。為此，研究人員創造了一種新型分子膠水，這種膠水能平滑鈣鈦礦的表面，消除之前導致能量損失和材料降解的微小缺陷。
有趣的是，這種改良後的鈣鈦礦太陽能電池在測試中達到了 25.4% 的能量轉換效率。解決太陽能穩定性問題的關鍵在於，矽材料在太陽能市場上已經主導數十年。雖然矽材料可靠，但其重量、剛性和製造成本都不容小覷。鈣鈦礦則提供了一種誘人的替代方案：它薄、柔韌且潛在成本更低。然而，早期版本的鈣鈦礦電池以在幾天內降解而聞名，這種快速降解成為了阻止該技術進入大眾市場的最後障礙。
微觀缺陷還會產生電氣問題，導致幾乎無法用傳統工具追蹤的能量洩漏。Anthopoulos 指出：「目前最先進的鈣鈦礦材料在熱或光下被認為是不穩定的，這使得電池更快降解。」這些隱藏的缺陷阻礙了電流的流動，導致材料過早地崩潰，從而拖延了真實世界的應用。研究團隊通過使用小分子胺基配體來增強設計。這些專門的分子作為「分子膠水」，在鈣鈦礦表面形成保護性封閉。這種化學鍵合使材料組織成高度穩定的低維層，作為傳統三維鈣鈦礦的結構屏障。
通過去除微觀缺陷並平滑表面，這種塗層確保了能量的有效流動，同時防止電池在高溫下分解。在測試中，這些穩定的電池達到了 25.4% 的能量轉換效率。除了原始的功率外，這項技術還展現了其韌性，在 1,100 小時的持續使用後仍保持超過 95% 的性能。最值得一提的是，這些電池在 85°C（185華氏度）下保持穩定，抵擋了通常會導致之前版本材料失效的極端高溫。
Professor Anthopoulos 補充說：「鈣鈦礦太陽能電池被視為比傳統矽面板更便宜、輕便和靈活的替代品，但在長期穩定性方面面臨挑戰。」他表示，研究團隊開發的胺基配體及所獲得的新知識，使高品質、穩定的鈣鈦礦層的受控生長成為可能。這可能克服鈣鈦礦太陽能電池技術面臨的最後一個主要障礙，確保其壽命足夠長以支持大規模部署。
此外，這一發展通過解鎖鈣鈦礦在彎曲窗戶、輕便露營設備甚至衣物面料等柔性表面上的印刷能力，進一步增強了可再生能源的潛力。近年來，鈣鈦礦技術的商業化競賽迅速加速。例如，中國研究人員最近在 2025 年 12 月推出了一種三維電氣成像方法，這使得能直接觀察鈣鈦礦薄膜中的電荷載流子遷移，提供了內部電氣行為的高分辨率圖譜。這種成像技術可能進一步幫助研究人員確定並消除隱藏的內部缺陷，從而提升整體材料性能。
這項新研究已於 1 月 8 日發表在《科學》期刊上。
