在一個永續能源解決方案比以往任何時候都更加重要的時代，麻省理工學院（MIT）的一項突破性研究可能標誌著太陽能技術的關鍵時刻。麻省理工學院的研究人員公布了鈣鈦礦太陽能電池效率和耐用性的重大進步，有可能為太陽能的新時代奠定基礎。
鈣鈦礦以卓越的太陽能轉換能力而聞名的材料，長期以來一直被視為為光伏技術的未來。它們提供了一個誘人的承諾：太陽能電池板不僅更輕、更便宜，而且足夠靈活，可以套用於從紙張到塑膠的表面。然而，鈣鈦礦太陽能電池比矽太陽能電池降解得更快，這嚴重影響了其套用，而矽太陽能電池幾十年來一直可靠地為套用提供動力。
麻省理工學院團隊的研究發表在【自然能源】雜誌上，正面應對這一關鍵挑戰。透過深入研究奈米等級的基礎機理，研究人員開發了一種方法來顯著提高鈣鈦礦太陽能電池的效率和壽命，可能使它們與矽基電池處於相同水平。
表面鈍化是關鍵
麻省理工學院突破的核心是一種被稱為表面鈍化（surface passivation）的技術。這個過程涉及在鈣鈦礦材料上塗 上薄薄的保護塗層，有效地保護其免受可能導致效率損失和退化的缺陷的影響。具體來說，該團隊發現，用溴化六銨（hexylammonium bromide）處理鈣鈦礦器件的表面會導致富碘層和溴化物（Br）梯度(an iodide-rich layer and a bromide (Br) gradient)的形成。這種雙重修改不僅保護了材料，還提高了其效能。
富碘層在界面上形成，為電荷載流子創造了一個更穩定、更高效的路徑。同時，Br梯度從表面延伸到材料的大部份，進一步減少能量損失並防止效率下降。這種表面鈍化的創新方法代表了鈣鈦礦技術的重大飛躍，為制造太陽能電池板提供了新藍圖，使得太陽能電池板結合了矽的效率和鈣鈦礦的簡單性。
太陽能技術的遊戲規則改變者
這項研究的影響是深遠的。透過解決效率和耐用性的雙重挑戰，麻省理工學院的突破為鈣鈦礦太陽能電池從實驗室轉向商業可行性鋪平了道路。基於這項技術的太陽能電池板可能比目前的選擇更便宜、更高效、更通用，這可能會改變我們利用太陽能的方式。
這項研究的技術成就值得註意。該團隊采用了深度敏感奈米尺度表征技術的獨特組合，以解開其鈍化策略背後的機制。這種一絲不茍的方法使他們能夠微調鈣鈦礦和鄰近材料界面的能量對齊，確保峰值效能。結果是創紀錄地將電荷載流子壽命延長到30微秒以上，並將界面重組速度降低到7厘米/秒以下。
展望未來
隨著世界努力應對永續能源解決方案的迫切需求，開發更高效、更耐用的太陽能電池板是關鍵部份。麻省理工學院的研究代表了朝著這一目標邁出的一大步，為太陽能發電比以往任何時候都更容易獲得和更有效的未來提供了一瞥。
從實驗室到市場的旅程涉及克服重大的技術和制造挑戰。擴大鈣鈦礦太陽能電池的生產，確保其隨著時間的推移的穩定性和可靠性，並將其整合到現有的太陽能基礎設施中，將需要研究人員、行業合作夥伴和決策者的共同努力。
然而，潛在的報酬是巨大的。正如前麻省理工學院博士後、現任Optigon首席科學官Dane deQuilettes所指出的那樣，即使光伏效率的微小提高也會產生深遠的經濟影響。在這種情況下，麻省理工學院的突破不僅僅是一項技術成就，也是太陽能未來希望的燈塔。
