- 鈣鈦礦太陽能電池板在現實環境中超越傳統矽材料的發電量。
- 研究團隊成功解決了鈣鈦礦製造中的重大功率損失問題。
- 新技術通過改變溶劑配方提高了鈣鈦礦面板的耐用性。
- 環境壓力測試顯示新塗層的物理耐用性顯著提升。
一組中國研究人員及工廠工程師展示了全尺寸的鈣鈦礦太陽能電池板能在現實環境中存活，並且其發電量超越傳統矽材料。南京大學在新聞稿中指出，為了驗證鈣鈦礦模塊在現實運作環境中的性能，研究團隊在同一大型地面電站中安裝了一個 1 兆瓦的鈣鈦礦光伏系統和一個 3.5 兆瓦的晶體矽（TOPCon）光伏系統，並進行了為期三個月的比較監測。鈣鈦礦陣列在三月每天每單位裝機容量發電量比晶體矽系統高出 3.42%，四月高出 3.79%，而五月則高出 5.81%，隨著春季氣温的上升，其優勢進一步擴大。
這項測試的製造方法於 2026 年 8 月 12 日在《自然》期刊上發表。該研究由南京大學的肖可及譚海任領導，並與太陽能公司 Renshine 的工程師合作。他們的 0.72 平方米麪板在標準化測試下產生了 158.4 瓦的穩定電力輸出。這一表現相當於經認證的全區域效率為 22.0%，創下了米級鈣鈦礦材料的記錄。
鈣鈦礦的製造挑戰
解決製造障礙 鈣鈦礦化合物能吸收陽光並產生電流，但其加工成本遠低於精煉矽，因為製造商可以用液體墨水進行印刷。然而，將這些材料從微小的實驗室晶片擴展到商業面板時，通常會導致重大功率損失。晶體表面上的微小缺陷會捕獲電荷，阻止能量進入電網。在早期發表於《科學》期刊的論文中，南京團隊成功在大面積上生長平坦的晶體薄膜，但由於表面缺陷，面板效率僅達到 17.2%。太陽能工程師通常會通過在晶體表面塗覆氯化銨鹽來修復這些缺陷。
這種技術在實驗室中有效，但在工廠生產線上會產生兩個嚴重問題。氨鹽在潮濕空氣中迅速分解，迫使工廠建造充滿惰性氣體的昂貴生產線。此外，液體在大型薄片上無法均勻塗覆，留下暴露的區域在明亮陽光下劣化。
新技術的突破
新穎化學與可靠性測試 這項研究通過改變用於生長晶體的溶劑配方解決了這兩個問題。研究團隊混合了三種液體——2-甲氧基乙醇、1,3-二氧烷和二甲基亞硫酰胺——以控制薄膜在真空室內的乾燥方式。這種液體混合物迫使一層保護性的甲胺碘化物自然聚集在晶體的頂部表面。隨後，團隊用有機鉛羧酸鹽處理了這個表面。鉛化合物均勻地塗覆整個 0.72 平方米的片材，密封原子間隙，並在不需要惰性氣氛的情況下阻擋環境濕氣。
環境耐用性測試
加速的環境壓力測試證實了新塗層的物理耐用性。技術人員將面板放置在一個測試室，設定為 85 攝氏度和 85%相對濕度，持續 1300 小時。使用標準氨塗層的面板損失了 39%的功率，但經鉛處理的模塊僅損失了 2%。這些硬件還完成了 300 次在-40 至 85 攝氏度之間的快速熱循環，未出現可測量的功率損失。
鈣鈦礦太陽能技術的未來潛力
鈣鈦礦太陽能技術的進步顯示出其在可再生能源領域的潛力。隨著製造成本的降低和效率的提升，鈣鈦礦太陽能電池板有望成為取代傳統矽材料的競爭者。這項研究的成功不僅解決了技術上的挑戰，還為未來的商業化應用鋪平了道路，可能促進更廣泛的可再生能源採用。