鈣鈦礦太陽能轉換效率在短短十年內從 3.8% 提高到 24%，不少科學家也在期間突破容易衰退、不耐用、含鉛等問題，距離商業化或許只差臨門一腳，現在荷蘭科學家更研發出全新鈣鈦礦太陽能製作方法，聲稱有望製造出既穩定又高品質的電池。

 

鈣鈦礦太陽能電池是由金屬鹵化物化合物構成，不同的材料配方與排列組合，會有不同的性能，荷蘭格羅寧根大學則看好一種名為 FAPbI3（Formamidinium lead iodide，甲脒碘化鉛，脒音同米）的鈣鈦礦太陽能。荷蘭格羅寧根大學光物理與光電子學教授 Maria Antonietta Loi 表示，FAPbI3 材料性能非常好，只可惜甲脒離子（下方藍色 A）會降低結構穩定性，進而影響太陽能的光電活性。

▲ 圖為鈣鈦礦太陽能的結構式 ABX3，基本上為立方晶體結構，藍色 A 與黑色 B 都是陽離子，紅色 X 則是陰離子。（Source：Illustration Korjus via Wikimedia CC BY-SA 3.0）

而該團隊近期除了成功找到解決之道，也在陰錯陽差下尋覓出適合工業生產的鈣鈦礦製造方法。

團隊研究員 Sampson Adjokatse 首先以不同鈣鈦礦材料進行實驗，運用分子較大的 2-苯乙基銨（2-phenylethylammonium）離子來製作鈣鈦礦材料。並運用刮刀技術（doctor blade）將 2-苯乙基銨材料均勻抹在基板上──彷彿是在吐司上塗抹奶油一樣，最後生成 500nm 厚的薄膜，讓材料形成 2D 鈣鈦礦結構，Adjokatse 表示，之後團隊會再將 2D 鈣鈦礦薄膜當成模板，進一步打造3D FAPbI3 薄膜。

（Source：荷蘭格羅寧根大學）

團隊之後將 2D 鈣鈦礦薄膜浸泡在甲脒碘化物溶液中，透過「陽離子交換（cationic exchange）」讓甲脒將 2-苯乙基銨取而代之，最後變成 3D 鈣鈦礦薄膜。Loi 表示，與舊有的 2D 鈣鈦礦薄膜相比，FAPbI3 薄膜的光致發光結果更佳，接觸到濕氣與光也不會快速衰退。

這代表該技術能有效緩減鈣鈦礦太陽能遇水衰退的問題，其中光致發光也是一種非破壞性檢測材料電子結構的方法，透過觀測材料吸收光或電磁波後重新輻射出的螢光，得出材料的特性與壽命，這對太陽能板來說相當重要。

荷蘭格羅寧根大學團隊指出，該製程規模也易於調整，對將來的工業規模生產大有裨益，Loi 表示，太陽能電池最終還是會邁向大尺寸面板生產，因此低成本又高品質的技術非常重要。

 

資料來源：科技新報