20/12/2025 Henderson

新加坡國立大學的研究人員發現了一種利用蒸氣沉積法製作鈣鈦礦-矽串聯太陽能電池的新方法。這一新過程顯著提高了太陽能電池的效率，超過了 30%，同時也增強了其耐用性。這種新工藝可以在真正的工業矽晶圓上製造，而不僅限於實驗室條件下的樣品，這一突破消除了鈣鈦礦-矽串聯電池從實驗室產品轉變為商業產品的主要障礙。

為了實現這一目標，研究團隊在商業太陽能電池實際使用的紋理矽晶圓上進行了蒸氣沉積。這是迄今為止沒有人能夠可靠實現的成就。鈣鈦礦-矽串聯電池實際上是由兩種不同材料組成的堆疊。第一層（底層）通常由矽組成，能有效處理低能量光；第二層（上層）則是鈣鈦礦，對高能量光的處理能力優越。這樣的配置能夠捕捉更多的太陽光譜，使效率超越標準矽面板的約 22% 至 24% 的上限。

雖然這一解決方案具有潛在的優勢，但也面臨一些固有問題。首先，鈣鈦礦對熱非常敏感，這在屋頂安裝的太陽能電池板可升高至 70 °C 至 85 °C 的情況下是一個問題。鈣鈦礦的長期穩定性也令人擔憂，許多電池在幾個月內就會降解。此外，實驗室電池通常使用平坦的矽，而真正的晶圓則是紋理化的，這造成了製造上的不匹配。紋理化晶圓（由微米級的金字塔組成）至關重要，因為它們能夠捕捉光線，但在均勻覆蓋鈣鈦礦時卻非常困難。

研究團隊因此轉向蒸氣沉積技術。這一工藝可擴展、環保且符合行業標準，因為它已在半導體製造中廣泛應用。然而，這些有機鈣鈦礦分子不喜歡均勻地粘附在陡峭的紋理表面上，這導致了不良的薄膜，最終造成失敗。為了解決這一問題，團隊引入了一種專門設計的分子“助劑”，該助劑能與矽表面結合，並促進鈣鈦礦分子的均勻吸附，同時在蒸氣生長過程中保持化學平衡。

根據研究團隊的介紹，新電池在功率轉換方面顯示出顯著增長，在 1,400 小時的 85 °C 測試後僅顯示出 10% 的輸出下降。在 2,000 小時的運行測試中，這些電池在 1-sun 照明（1,000 W/m²）條件下表現出驚人的操作穩定性。展望未來，團隊希望能夠從小型電池擴展到全尺寸模塊，並希望通過多年的戶外耐久性測試來證明這項技術的實用性。

如果這項技術能夠實現規模化生產，將大大增加鈣鈦礦-矽串聯面板在屋頂和太陽能農場上實現的機會，而不僅僅停留在學術期刊中。研究負責人侯毅副教授表示：“通過蒸氣沉積的鈣鈦礦，我們同時解決了兩個基本挑戰：與真正的工業矽晶圓的兼容性及在高溫下的穩定運行。”他補充道：“這是蒸氣生長的鈣鈦礦串聯電池實現商業部署所需耐久性的首次證據，使我們更接近實用和可靠的串聯太陽能模塊。”

https://www.techritual.com/2025/12/20/471117/