從易壞到耐用：化學級護盾讓鈣鈦礦太陽能電池效率突破 26% 並長時間穩定運行

Allen Li
11小时前
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鈣鈦礦太陽能電池（Perovskite Solar Cells，PSCs）在過去十年已從研究室新秀成為最受矚目的第三代光伏材料之一，原因在於其高功率轉換效率（PCE）與低製造成本的特性，讓科研界視為可能「顛覆矽晶太陽能」的有力候選者。

然而，相較於成熟的矽晶電池可在戶外正常運行 20 年以上，鈣鈦礦的光致退化（light-induced degradation）與環境敏感性一直是阻礙商用化的核心瓶頸。這種材料容易在陽光與氧氣影響下形成超氧自由基，進而破壞晶格結構、加速效率衰退。

因此提高其穩定性 — 不僅是科研熱點，也是邁向實際應用的關鍵挑戰。

光穩定化策略的突破：分子護盾還電池一個持久生命

2026 年 2 月最新發佈於 EurekAlert! 的研究指出，一項稱為 Hindered Amine Stabilization Strategy (HASS) 的分子光穩定化策略，能有效抑制光引起的化學退化反應。這種方法透過添加一種「受阻胺類分子」到鈣鈦礦材料中，能同時吸收產生的超氧自由基並與材料中的缺陷結合，減少晶界陷阱與非輻射復合損失。

這種分子護盾機制特別之處在於，它雙重扮演自由基清除者與表面缺陷鈍化（passivation）劑的角色，使得晶體中不易形成導致性能衰退的「隱藏缺陷」。經由此策略製作的倒置結構鈣鈦礦太陽能電池達到 26.74% 的認證效率（26.56%），並在未封裝狀態下連續光照 1000 小時後保持超過 95% 初始效率。

這表示，過去長期被認為不可避免的光穩定性問題，其實是一種可以透過化學設計加以控制的材料現象，為商用化鋪路。

效率與穩定性的雙重進化代表商用化可能性大幅提升

鈣鈦礦電池的效率競爭速度快速，早期研究已經達到 超過 24% 的單電池效率，與主流矽晶電池不相上下。但與矽晶不同的是，其元件老化速度與環境適應力遠不足，使得即便效率高，實際使用壽命仍太短而無法大量部署於屋頂或地面電廠。

結合 光穩定化策略與界面缺陷抑制方法，像這次的分子防護策略成功減少退化途徑，意味著「高效率 + 高穩定性」不再是互相矛盾的目標，而是可以同时實現的材料設計方向。

此外，全球目前也有多項與之方向類似的研究在同步進行，如透過改善保護塗層、新界面材料、熱應力設計與疊層架構等方式提升長期可靠性。