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浸大研究員研發高性能鈣鈦礦太陽能電池

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鈣鈦礦太陽能電池是近年來迅速崛起的顛覆性半導體技術。與通過高溫、高真空工藝製造的傳統矽太陽能電池不同,鈣鈦礦可以很容易地通過溶液印刷製成薄膜, 就如同印報紙一般。雖然鈣鈦礦太陽能電池的性能迅速攀升,但在商業化道路上仍然存在重大障礙,尤其是電池器件在實際情況下的穩定性方面。

 

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正在浸大先進半導體實驗室工作的物理系助理教授周圓圓博士和「香港博士研究生獎學金計劃」資助博士生郝明偉同學。

 

由於金屬鹵化物鈣鈦礦與其他材料層的力學性質迥異,光力學可靠性最近已成為評估鈣鈦礦太陽能電池性能和商業化潛力的重要標準。香港浸會大學物理系博士生郝明偉和她的導師物理系助理教授周圓圓博士發現晶界凹槽這一鮮被討論的薄膜微觀結構特徵,對鈣鈦礦介面的光力可靠性以及太陽能電池性能可產生重大影響。周圓圓博士及博士生郝明偉利用在器件傳輸層中預埋異丁基氯化銨添加劑,使得鈣鈦礦晶界凹槽顯著變平,從而創建了一種光力可靠的鈣鈦礦介面,可抵抗光熱疲勞。經改善的鈣鈦礦異質介面結構也有利於電荷傳輸和化學穩定性,分別通過促進載流子注入和減少水分或溶劑捕獲來實現。因此,他們創造了高性能鈣鈦礦太陽能電池,其在440小時濕熱試驗(85% RH和85 °C)下的效率保持率為94.8%,在2000小時連續光浸泡下的效率保持率為93.0%。本次研究的協作團隊還包括來自中國科學院力學研究所、東南大學以及美國耶魯大學的學者。 

 

該項研究工作已在Advanced Materials (影響因數: 32.09) 的Rising Star “明日之星” 系列中發表。該系列僅限受邀文章,旨在展示世界知名青年研究員在其獨立科研生涯早期階段的傑出成就。所有“明日之星”均由期刊編輯團隊及編輯顧問委員會成員單獨提名,以表彰青年學者在材料科學領域前沿的影響力。周圓圓博士因其在鈣鈦礦半導體這一新興材料科學領域的貢獻和影響而獲選「先進材料明日之星」。 會與產業界合作,共同推動科技成果轉化和商業化。

浸大物理系助理教授周圓圓博士正在觀察一組鈣鈦礦太陽能電池器件。

浸大物理系助理教授周圓圓博士正在觀察一組鈣鈦礦太陽能電池器件。

浸大物理系博士生郝明偉同學正在展示她製備的鈣鈦礦太陽能電池。

浸大物理系博士生郝明偉同學正在展示她製備的鈣鈦礦太陽能電池。

考慮到該研究工作的技術創新性和突破性,周博士的團隊已透過香港浸會大學知識轉移處申請了美國臨時專利保護,期望未來有機會與產業界合作,共同推動科技成果轉化和商業化。

 

周圓圓博士負責的浸大物理系的先進半導體研究室致力於半導體技術變革,從基礎材料學及跨學科的多維視角開展創新研究。周博士的新型半導體主題科技項目入選創科博覽2022,成為慶祝香港特別行政區成立25週年的僅有的25個科技項目之一,展現了廣泛的社會影響力。有關周博士研究實驗室的更多資料,請瀏覽﹕https://www.alvinyzhou.com