城大学者研发户外环境高效耐用的钙钛矿太阳能电池

香港城市大学(城大)科学团队在光伏能源领域最近取得新突破，成功研发适用于户外环境的高效耐用钙钛矿太阳能电池，有望助力太阳能发电广泛普及，并推进全球各地达至碳中和目标。

由城大李兆基讲座教授(材料科学)任广禹教授领导的研究团队，利用分子工程技术开发出分子尺度的自组装单分子层原位交联策略，使自组装单分子层结构更加坚固耐用。团队以此技术制备的倒装式钙钛矿太阳能电池，能提升其稳定性及效率至同类电池的最高水平。相关研究成果已刊于《自然》期刊。

此前，在倒装式钙钛矿太阳能电池技术中，往往因空穴选择性自组装单分子层的不稳定性而影响电池实际应用。城大团队今次以新技术制备的倒装式钙钛矿太阳能电池，除了能在高温85°C下保持稳定，符合业界国际水平外，更能在-40°C到85°C下循环运作700次，并保持逾98%的初始光电转换效率，为世界领先水平。

任教授表示，配以新技术的钙钛矿太阳能电池的光电转换效率由原本的25.8%提升至26.92%，在高温85oC下连续运行1000小时仍不衰减。

他指︰「一般的单分子层组装在电极上，只要在加热或照光情景下，松散的单分子层就会摇晃，导致钙钛矿分解。由城大团队新研发的『可交联共自组装单分子层』通过引入客体可交联分子填充空隙，经简单热激活即可实现原位交联增韧。」

任教授补充，一直以来钙钛矿太阳能电池的效率跟稳定性犹如鱼与熊掌，不可兼得。研究团队成员姜文林博士说：「我们仔细研究钙钛矿太阳能电池中每一层所用的材料，再结合团队成员的特长，包括有机化学、无机化学、光学、器件物理等，最终得以解决这个困扰科学家多时的技术问题。」

这种新技术同时能应用于地少人多、高楼密集的香港，包括柔软、可半透明的钙钛矿太阳能电池，以制成光伏玻璃窗或幕墙;以及在日光灯下也可发电的电池，以研发自行供电的感应器，助力日渐普及的物联网应用。

去年，任教授的新一代可印刷式高效钙钛矿光伏模组获得创新科技署的「产学研+1计划」首轮拨款，并计划搭建年产量20兆瓦的中试线，现时选址已达最后阶段。投资者包括香港中华煤气和亚比斯科技集团(ABES)。其中，中华煤气在中国内地跟香港有超过200个场址需要使用太阳能电池以支援清洁能源的生产。任教授指，是次的新发明假如得以大面积运用，对上述计划，以至整个可印刷的钙钛矿太阳能电池产业均为重要突破。