作者／苏 子芸
钙钛矿太阳能电池应用再突破。新加坡南洋理工大学研究团队开发出超薄半透明钙钛矿太阳能电池，可直接整合于建筑玻璃表面，在维持采光与外观的同时进行发电。研究成果已刊登于《ACS Energy Letters》，未来有望应用于建筑玻璃帷幕、交通工具以及穿戴式装置等领域。
由副教授 Annalisa Bruno 领导的研究团队成功研发出新型超薄钙钛矿太阳能电池，其厚度仅约人类头发直径的万分之一，同时比传统钙钛矿太阳能电池薄约 50 倍。由于具备半透明与无色特性，未来可望直接应用于窗户、玻璃帷幕甚至车窗等表面，将原本不具发电功能的玻璃转变为能源来源。
近年钙钛矿被视为第三代太阳能技术的重要代表，其实验室转换效率已突破 30%，成为太阳能产业最受关注的新兴技术之一。除了地面发电应用外，由于重量轻、可挠曲及高效率等特性，未来也被看好应用于低轨卫星、太空站甚至太空资料中心等新兴领域。
此次开发的超薄元件中，最薄的钙钛矿吸收层仅有 10 奈米厚。在不透明版本中，10、30 与 60 奈米厚度元件分别达到约 7%、11% 与 12% 的光电转换效率；而厚度 60 奈米的半透明元件则可维持约 41% 的可见光穿透率，同时达到 7.6% 的转换效率。
虽然相较目前主流太阳能电池效率仍有差距，但钙钛矿的一大优势在于即使在阴天、散射光或非直射阳光环境下，仍能维持一定发电能力。因此，相较需要大面积、高日照环境的传统太阳能板，这类透明太阳能电池更适合应用于都市高楼林立的商办大楼与玻璃帷幕建筑。
研究团队估算，若未来技术成功放大并维持相同效能，像是新加坡莱佛士坊（Raffles Place）或滨海湾（Marina Bay）等大型玻璃帷幕办公大楼，每年有机会产生数百 MWh 电力，约可满足 100 户家庭一年的用电需求。
不过，钙钛矿太阳能电池最大的挑战仍是耐久性问题。钙钛矿材料容易受到高温、湿气及紫外线影响，长期稳定性至今仍是产业商业化的重要门槛。尤其在全球暖化与都市热岛效应日益明显的情况下，如何维持元件寿命与发电效率，仍有待后续技术突破。
目前南洋理工大学研究团已针对这项超薄钙钛矿薄膜结构申请专利，并正与产业伙伴合作验证与标准化制造流程。不过整体技术仍处于研发阶段，距离大规模商业化应用仍需进一步验证其可靠度与量产能力。
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